Question

甲醇是一种很好的燃料，工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇。

（1）已知在常温常压下：

（2）工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法，该反应为：

在某温度下，将6mol CO₂和8molH₂ 充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H₂的转化率为75%。请回答：

②用CH₃OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v(CH₃OH)=____．

②此温度下该反应平衡常数K=____________mol;

③若在上述平衡体系中，再充入2mol H₂，反应达到平衡后H₂的转化率____________75%  （填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：

①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是____；

a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态

b．反应达到平衡后，通入CH₃OH(g)使压强增大，平衡向右移动

c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动

d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

e．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的不变

②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数K=50L²/mol²，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

请比较此时正、逆反应速率的大小：（填“>”、“<”或“=”）

 

Answer 1

【答案】

（1）－1275.6  （2）① 0.125 mol/(L·min)  ②0.5   ③小于    （3）① d e   ② ＝

【解析】

试题分析：（1）将①×2+②-③×4得2CH₃OH（l）+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)ΔH={-442.8×2-566-(-44) ×4}KJ/mol=－1275.6 KJ/mol.

（2）①V（H₂）=ΔC（H₂）/Δt={（8mol÷2L）×75%}÷8min= 0.375 mol/(L·mol); 3V(CH₃OH)= V（H₂）,所以V(CH₃OH)=1/3 V（H₂）=0.375mol/(L·mol) ÷3= 0.125 mol/(L·min) . ②在反应开始时C(CO₂)=3mol/L, C(H₂)=4mol/L,C(CH₃OH)=0,C(H₂O)=0.当反应达到化学平衡时，C(CO₂)=2mol/L, C(H₂)=1mol/L, C(CH₃OH) =1mol/L,C(H₂O)=1mol/L. 此温度下该反应平衡常数K={ C(CH₃OH)·C(H₂O)} ÷ { C(CO₂) · C(H₂)}={1×1} ÷{2×1}=0.5.③当反应达到平衡后若再充入2mol H₂，化学平衡正向移动，但平衡移动消耗的H₂的物质的量远远小于投入量，所以 H₂的转化率比75% 要小。即当可逆反应达到化学平衡时，加入反应物，能使其它反应物的转化率提高，但它本身的转化率反而降低。

 (3）①a由于该反应是在恒温恒容条件下进行，无论反应是否达到平衡混合气体的密度不会发生改变。错误。b．反应达到平衡后，通入CH₃OH(g)， CH₃OH(g)的浓度增大，平衡向左移动。错误。c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，由于反应混合物个物质的浓度没变，所以平衡不移动。错误。d．反应达到平衡后，升高温度，化学平衡向吸热反应方向即平衡逆向移动，平衡常数减小。正确。e．若使用催化剂，会改变反应的途径，反应速率改变，但不能使化学平衡发生移动。正确。选项为：d e.

②在某时刻C(CO)=0.2mol/L,C(H₂)=0.2mol/L,C(CH₃OH)=0.4mol/L. C(CH₃OH) ÷{ C(CO) ·C(H₂)} = 0.4mol/L ÷(0.2mol/L×(0.2mol/L)²)= 50L²/mol²=K.所以反应达到化学平衡，此时V_正=V_逆

考点：考查外界条件对化学平衡的影响、平衡状态的判断、化学反应速率、化学平衡常数的计算、盖斯定律的应用等知识。