Question

【题目】工业上已经实现CO2与H2反应合成甲醇。在一恒温、恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。 请回答：

‘

（1）该密闭容器的容积是______________L。

（2）达到平衡状态的时刻是_______________min(填“3”或“10”)。

（3）在前10min内，用CO2浓度的变化表示的反应速率(CO2)=_____________mol／(L·min)。

（4）10min时体系的压强与开始时压强之比为______。

（5）该温度下，反应的化学平衡常数数值是____。

（6）已知： ① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH= -90.1 kJ·mol-1 ②CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.1 kJ·mol-1,则CO2与H2反应合成CH3OH(g)的热化学方程式为_____，反应在10 min内所放出的热量为_____kJ.

Answer 1

【答案】2 10 0.075 5：8 5.3 CO2(g)+ 3H2 (g)= CH3OH(g) ΔH=-49kJ/mol 73.5

【解析】

(1)图示起始时CO2的物质的量为2 mol，浓度为1mol/L，结合c=计算容器的体积；

(2)当各物质的浓度不再随时间的变化而变化时，反应处于平衡状态；

(3)根据v=计算反应速率；

(4)恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比；

(5)平衡常数K=；

(6)已知： ① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH= -90.1 kJ·mol-1，②CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.1 kJ·mol-1，由盖斯定律①-②得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，则可计算△H和平衡时反应放出的热量。

(1)图示起始时CO2的物质的量为2 mol，浓度为1mol/L，则容器的体积V===2L；

(2)当反应进行到10min时，各物质的浓度不再随时间的变化而变化，此时反应处于平衡状态；

(3)平衡时CO2的物质的量浓度0.25mol/L，△c=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，则(CO2)====0.075 mol／(L·min)；

(4)由CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)可知平衡时H2的物质的量浓度为-0.75mol/L×3=0.75 mol/L，H2O(g)的浓度为0.75mol/L,结合恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，可知10min时体系的压强与开始时压强之比为=5:8；

(5)平衡常数K===5.3；

(6)已知： ① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH= -90.1 kJ·mol-1，②CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.1 kJ·mol-1，由盖斯定律①-②得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，则此反应的△H=(-90.1 kJ·mol-1)-(-41.1 kJ·mol-1)=ΔH=-49kJ/mol；

反应在10 min内参加反应的CO2的物质的量为0.75mol/L×2=1.5mol,放出的热量为49kJ/mol×1.5mol=73.5kJ。