解题思路:(1)(i)由图可知,压强一定时,随温度升高,CO的转化率降低,故升高温度平衡向逆反应移动,据此判断;(ii)化学平衡常数K=c(CH3OH)c(CO)c2(H2),根据CO的转化率,利用三段式计算出平衡时各组分的物质的量,进而求出平衡时各组分的浓度,代入平衡常数计算;可逆反应的平衡常数越大,说明反应进行的程度越大,不能说明反应速率快慢、不能说明该反应在通常条件下一定可以发生、不能说明反应是吸热还是放热;(iii)在温度和容积不变的情况下,再向平衡体系中充入a mol CO(g)、2a mol H2(g),等效为在原平衡的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动;化学平衡常数只受温度影响,与浓度无关,温度不变,平衡常数不变;(iv)计算参加反应的CO的物质的量,利用差量法计算平衡时反应混合物的物质的量变化量,进而计算平衡时总的物质的量,利用恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比解答;(2)根据盖斯定律书写目标热化学方程式;
(1)(i)由图可知,压强一定时,随温度升高,CO的转化率降低,故升高温度平衡向逆反应移动,则正反应为放热反应;
故答案为:放热;
(ii)100℃,平衡时CO的转化率为0.5,所以参加反应的CO的物质的量为0.5amol.
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);
开始(mol):a 2a0
变化(mol):0.5a a0.5a
平衡(mol):0.5a a0.5a
所以平衡时,CO的浓度为[0.5amol/bL]=[a/2b]mol/L,H2的浓度为[a/b]=mol/L,CH3OH的浓度为[0.5amol/bL]=[a/2b]mol/L,100℃时该反应的平衡常数k═
a
2b
a
2b(
a
b)2=
b2
a2,
a.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,不能说明该反应在通常条件下一定可以发生,该反应可能需要催化剂才可以进行,故a错误;
b.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,不能说明该条件下反应速率很快,故b错误;
c.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,反应达平衡时至少有一种反应物的百分含量很小,故c正确;
d.可逆反应的平衡常数很大,说明反应进行的程度很大,不能说明该反应是吸热还是放热,故d错误,
故答案为:
b2
a2,c;
(iii)在温度和容积不变的情况下,再向平衡体系中充入a mol CO(g)、2a mol H2(g),等效为在原平衡的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,CO的转化率增大,化学平衡常数只受温度影响,与浓度无关,温度不变,平衡常数不变,
故答案为:增大;不变;
(iv)参加反应的CO的物质的量为2.5mol×90%=2.25mol,则:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) 物质的量减少△n
1 2
2.25mol 4.5mol
故平衡时总的物质的量为2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol,恒温恒容下压强之比等于物质的量之比,故平衡时容器内压强为开始时压强的[5,5mol/2.5mol+7.5mol]=0.55倍,
故答案为:0.55;
(2)已知:①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H1=-890.3kJ•mol-1
②H2(g)+[1/2]O2(g)═H2O(l)△H2=-285.8kJ•mol-1,
利用盖斯定律,将②×4-①可得:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=4×(-285.8kJ•mol-1)-(-890.3kJ•mol-1)=-252.9kJ•mol-1,
故答案为:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)△H=-252.9kJ•mol-1;
点评:
本题考点: 化学平衡常数的含义;用盖斯定律进行有关反应热的计算;化学平衡的影响因素.
考点点评: 本题考查化学平衡图象、化学平衡有关计算、化学平衡常数、影响化学平衡的因素、热化学方程式书写,是对知识的综合运用,应加强平时知识的积累,难度中等.