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2009年12月7日~18日在丹麦首都哥本哈根召开了世界气候大会,商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案,即2012年至2020年的全球减排协议,大会倡导“节能减排”和“低碳经济”,降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视.过渡排放CO2会造成“温室效应”,科学家正在研究如何将CO2转化为可利用的资源.目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),图1表示该反应过程中能量(单位为kJ?mol-1)的变化:
(1)关于该反应的下列说法中,正确的是______(填字母).
A.△H>0,△S>0
B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<O
D.△H<0,△S>0
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在1L固定体积的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),经测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.
①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=______.
②该反应的平衡常数表达式K=______.
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是______.(填字母)
A.升高温度
B.将CH3OH(g)及时液化抽出
C.选择高效催化剂
D.再充入1molCO2和3molH2
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出362.9kJ的热量,写出该反应的热化学方程式为______.
(1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),气体的物质的量减少,反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0,
故答案为:C;
(2)二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L,则:
①v(CO2)=
0.75mol/L
10min
=0.075mol/(L?min);
故答案为:0.075mol/(L?min);
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常数表达式K=
c(H2O)c(CH3OH)
c(CO2)c3(H2)

故答案为:
c(H2O)c(CH3OH)
c(CO2)c3(H2)

③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是:
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;故A错误;
B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量,平衡正向进行,故B正确;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡,故C错误;
D、再充入l molCO2和4molH2,增大压强平衡正向进行,故D正确;
故选:BD;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出362.9kJ的热量,则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时,放出热量
=362.9kJ×
1mol×32g/mol
16g
=725.8kJ,故甲醇燃烧热的热化学方程式为:CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8 kJ?mol-1
故答案为:CH3OH(l)+
3
2
O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8 kJ?mol-1
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