Question

【题目】甲醇是重要的绿色能源之一，目前科学家用水煤气(CO+H2)合成甲醇，其反应为：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-128.1kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）该反应是可逆反应，为使化学反应速率和CO的转化率都同时提高的措施有_____。

A、升高温度 B、增大压强 C、充入氢气 D、分离出甲醇

（2）恒温恒容条件能说明该可逆反应达平衡的是_________；

A．2v正（H2）＝v逆（CH3OH）

B．n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）＝1:2:1

C．混合气体的密度不变

D．混合气体的平均相对分子质量不变

（3）若上述可逆反应在恒温恒容的密闭容器进行，起始时间向该容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)。实验测得H2的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示。

①该反应的△S____0，图中的T1___T2（填“＜”“＞”或“＝”）

②T1下到达平衡状态A时，容器的体积为2L，此时该反应的平衡常数为______，若达到平衡状态B时，则容器的体积V(B)＝______L。

（4） CO燃烧的热化学方程式：CO（g）+ 1/2 O2（g）═CO2（g）△H= —283.0kJmol-1

H2（g）+1/2 O2（g）═H2O（l）△H= —285.8 kJmol-1

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（l）△H= —128.1KJmol-1

则CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式是为___________。

Answer 1

【答案】BC D ＜ ＜ 4 0.4 CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l） △H=-726.5 kJmol-1

【解析】

（1）该反应为气体体积减小的放热反应；

（2）反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质浓度或百分含量保持不变；

（3）①该反应为气体体积减小的放热反应，是熵减的反应，温度减小有利于反应物的转化率提高；

②依据题给数据，结合化学平衡常数计算可得；

（4）依据盖斯定律计算可得。

（1）该反应为气体体积减小的放热反应，为了使化学反应速率和CO的转化率同时提高，根据勒夏特列原理可知采取的措施为增大压强、增加氢气的物质的量，故答案为：BC；

（2）A、依据化学方程式可知能判定化学反应达到平衡的速率关系应为v正（H2）=2v逆（CH3OH），故错误；

B、当反应物按照化学计量比1：2反应，到达平衡时，各组分的物质的量之比需视具体的转化率而定，n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）=1：2：1不可作为判据，故错误；

C、根据质量守恒定律，m混是不变的，在恒温恒容密闭体系中，整个反应过程混合气体的密度是不变的，不可作为判据，故错误；

D、根据质量守恒定律，m混是不变的，由于化学反应前后，气体的物质的量在改变，则混合气体的平均相对分子质量随着反应的进行将发生改变，直到反应达到平衡才不会变化，故正确；

D正确，故答案为：D；

（3）①该反应为气体体积减小的放热反应，随着该反应的进行，体系总压强减小，气体分子数减小，是熵减的反应，即体系的混乱度减小，故△S＜0；控制压强不变，发现T1温度下的H2转化率更高，结合反应是放热的反应（△H＜0）可知，温度减小有利于反应物的转化率提高，故T1＜T2，故答案为：＜；＜；

②T1下达平衡状态A时，根据图象可知，此时体系压强为p1，H2转化率为0.5，已知容器的体积为2L，则平衡时，氢气转化了△n（H2）=2mol×0.5=1mol，则CO转化了△n（CO）=0.5mol，生成了CH3OH为△n（CH3OH）=0.5mol，已知容器的体积为2L，则平衡时c（H2）为=0.5mol/L, c（CO）为=0.25mol/L，c（CH3OH）为=0.25mol/L，平衡常数K===4; 当反应达到平衡状态B时，根据图象，此时压强为p2，氢气的转化率为0.8，此时氢气转化了△n（H2）=2mol×0.8=1.6mol，根据反应方程式，CO转化了△n（CO）=0.8mol，生成了CH3OH为△n（CH3OH）=0.8mol，设此时容器体积为VL，则平衡时c（CO）为= mol/L，c（H2）为=mol/L，c（CH3OH）为mol/L，温度不变，平衡常数不变则K===4，解得V（B）=0.4L，故答案为：4；0.4；

（4）CH3OH（g）的燃烧热的热化学方程式为：CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H，将已知方程式依次编号为①②③，由盖斯定律①+②×2—③得CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l），则△H=（—283.0kJmol-1）+（—285.8 kJmol-1）×2—（—128.1kJmol-1）=-726.5 kJmol-1，故答案为：CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l） △H=-726.5 kJmol-1。