题目内容
能源短缺是人类面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景．因此甲醇被称为21世纪的新型燃料．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反应B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2
①下列条件中，能说明反应A达到平衡状态的是
A．生成甲醇的速率与生成水的速率相等 B．v（H2）/3=v（CH3OH）
C．恒容容器中，体系的压强不再改变 D．恒容容器中，混合气体密度不再发生改变
②在一定的压强下，将CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则
△H2
③对于反应B，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
A．升高温度 B．将CH3OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．按原比例再充入CO和H．
④某温度下，将2mol CO和6mol H2，充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L-1，则CO的转化率为
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（I）十3O2（g）=CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2 （g）═2CO2 （g）△H=-566.0kJ?mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ．mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反应B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2
①下列条件中，能说明反应A达到平衡状态的是
C
C
．A．生成甲醇的速率与生成水的速率相等 B．v（H2）/3=v（CH3OH）
C．恒容容器中，体系的压强不再改变 D．恒容容器中，混合气体密度不再发生改变
②在一定的压强下，将CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则
△H2
＜
＜
0，△S＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”）．③对于反应B，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD
．A．升高温度 B．将CH3OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．按原比例再充入CO和H．
④某温度下，将2mol CO和6mol H2，充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L-1，则CO的转化率为
80%
80%
，则该温度下该反应的平衡常数为2.04
2.04
．（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（I）十3O2（g）=CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2 （g）═2CO2 （g）△H=-566.0kJ?mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ．mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
．分析：（1）①化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生改变，由此衍生的一些物理量不变，以此判断是否达到平衡状态；
②反应能自发进行，应满足△G=△H-T?△S＜0；
③加甲醇产率，应使平衡向正反应方向移动；
④利用三段式法计算平衡浓度，进而可计算平衡常数；
（2）利用盖斯定律计算反应热．
②反应能自发进行，应满足△G=△H-T?△S＜0；
③加甲醇产率，应使平衡向正反应方向移动；
④利用三段式法计算平衡浓度，进而可计算平衡常数；
（2）利用盖斯定律计算反应热．
解答：解：（1）①A．无论是否达到平衡状态，都存在生成甲醇的速率与生成水的速率相等，不能用来判断平衡状态的标志，故A错误；
B．
v（H2）=v（CH3OH），符合反应速率之比等于化学计量数之比，但不能说明正逆反应速率相等，不能判断是否达到平衡，故B错误；
C．反应前后气体的化学计量数不等，恒容容器中，体系的压强不再改变，说明达到平衡状态，故C正确；
D．化学反应前后气体的质量不变，容器的体积不变，无论是否达到平衡状态，恒容容器中，混合气体密度都不发生改变，不能判断是否达到平衡，故D错误．
故答案为：C；
②由方程式可知，反应生成气体的物质的量减少，则△S＜0，反应能自发进行，应满足△G=△H-T?△S＜0，则△H2＜0，
故答案为：＜；＜；
③A．由①可知，该反应放热，升温，平衡向逆反应方向移动，甲醇产率减小，故A错误；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，甲醇产率增大，故B正确；
C．充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，平衡不移动，故C错误
D．按原比例再充入CO2和H2，由等效平衡可知平衡正向移动，甲醇产率增大，故D正确；
故选：BD．
④设一氧化碳的变化量为x，则
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
初始浓度（mol/L） 1 3 0
变化浓度（mol/L） 0.8 1.6 0.8
平衡浓度（mol/L） 0.2 2.4 0.8
则CO的转化率=
×100%=80%，平衡常数K=
=
=2.04，
故答案为：80%；2.04；
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的反应CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）和反应①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol，②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol，③H2O（g）=H2O（l）
△H=-44.0kJ/mol之间的关系为：①×
-②×
+2×③=-442.8 kJ∕mol，
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ∕mol．
B．
| 1 |
| 3 |
C．反应前后气体的化学计量数不等，恒容容器中，体系的压强不再改变，说明达到平衡状态，故C正确；
D．化学反应前后气体的质量不变，容器的体积不变，无论是否达到平衡状态，恒容容器中，混合气体密度都不发生改变，不能判断是否达到平衡，故D错误．
故答案为：C；
②由方程式可知，反应生成气体的物质的量减少，则△S＜0，反应能自发进行，应满足△G=△H-T?△S＜0，则△H2＜0，
故答案为：＜；＜；
③A．由①可知，该反应放热，升温，平衡向逆反应方向移动，甲醇产率减小，故A错误；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，甲醇产率增大，故B正确；
C．充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，平衡不移动，故C错误
D．按原比例再充入CO2和H2，由等效平衡可知平衡正向移动，甲醇产率增大，故D正确；
故选：BD．
④设一氧化碳的变化量为x，则
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
初始浓度（mol/L） 1 3 0
变化浓度（mol/L） 0.8 1.6 0.8
平衡浓度（mol/L） 0.2 2.4 0.8
则CO的转化率=
| 0.8 |
| 1 |
| [CH3OH] |
| [CO][H2]2 |
| 0.8 |
| 0.2×2．42 |
故答案为：80%；2.04；
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的反应CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）和反应①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol，②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol，③H2O（g）=H2O（l）
△H=-44.0kJ/mol之间的关系为：①×
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ∕mol．
点评：本题考查化学平衡以及化学反应与能量问题，题目综合度较高，难度中等，本题注意把握化学平衡的计算以及反应热的计算方法．
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