题目内容
【题目】甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇。
（1）已知H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8kJ/mol、283.0kJ/mol和726.5kJ/mol，则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为___。
（2）某研究性学习小组在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后进行反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH<0。
①下列措施中有利于增大该反应的反应速率且提高转化率的是__(填字母序号)
A.随时将CH3OH与反应混合物分离 B.降低反应温度
C.使用高效催化剂 D.增大体系压强
②实验过程中用压力计监测容器内压强的变化如下：
反应时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
压强/MPa | 12.6 | 10.8 | 9.5 | 8.7 | 8.4 | 8.4 |
则从反应开始到20min时，以H2表示的平均反应速率=__mol/(L·min)，该温度下平衡常数k=__。
③若在恒温恒压条件下进行上述反应，达到平衡后，往体系中通入一定量的稀释剂(水蒸气)，CO的转化率__(填"增大"、"减小"或"不变")。
（3）现在容积均为1L的a、b、c三个密闭容器中分别充入1molCO和2molH2的混合气体，控制温度，进行反应，测得相关数据的关系如图所示。b中甲醇体积分数大于a中的原因是__。达到平衡时，a、b、c中CO的转化率大小关系为__。
【答案】CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-443.5kJ/mol D 0.025 4 减小 b中温度高，反应速率快，反应相同时间生成的甲醇多，体积分数大 a>b>c
【解析】
（1）根据H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为285.5kJ/mol、283.0kJ/mol和726.5kJ/mol，
写出它们燃烧热的热化学方程式，再写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的化学方程式，最后根据盖斯定律计算其反应热；
（2）①增大化学反应速率可升温，加压，使用催化剂，增大反应物浓度；正反应放热，压强减小，因此降温，加压有利于反应正向进行，提高反应物的转化率；
②列出三段式，根据反应始末状态的压强之比等于物质的量之比计算平衡时H2的转化量，再根据
计算反应速率；据此计算平衡浓度，再根据平衡浓度计算化学平衡常数；
③恒温恒压条件下，向反应体系中通入无关气体，相当于减小压强；
（3）未达到平衡前，温度高的速率快，相同时间内，产生的甲醇量多，由于正反应放热，到达平衡后再升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的含量会降低，所以图中5min时，a容器一定未平衡，c容器一定平衡，b容器不一定平衡，据此分析解答。
（1）已知H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为285.5kJ/mol、283.0kJ/mol和726.5kJ/mol，
则有：①H2(g)+
O2(g)═H2O(l) △H1=285.5kJ/mol，
②CO(g)+O2(g)═CO2(g) △H2=283.0kJ/mol，
③CH3OH(l)+
O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H3=726.0kJ/mol，
甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)，根据盖斯定律，可知该反应可由③②得到，该反应的焓变△H=△H3△H2=443.5kJ/mol，
故答案为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=443.5kJ/mol；
（2）①A. 随时将CH3OH与反应混合物分离，平衡正向移动，能提高反应物的转化率，但化学反应速率减小，故A不选；
B. 降低反应物温度，能使反应正向进行程度增大，提高反应物转化率，但化学反应速率减小，故B不选；
C. 使用高效催化剂能提高化学反应速率，但不改变化学平衡状态，不能提高反应物转化率，故C不选；
D. 增大体系压强，平衡正向移动，能提高反应物的转化率，且能增大化学反应速率，故D选；
故答案为：D；
②由表格中数据可知，20min后压强保持不变，反应达到平衡状态，设反应转化xmolCO，则可得三段式：
，又压强之比等于物质的量之比，所以有
，解得x=0.5，则从反应开始到20min时，以H2表示的平均反应速率=
；各组分的平衡浓度为c(CO)=0.25mol/L，c(H2)=0.5mol/L，c(CH3OH)=0.25mol/L，所以反应的化学平衡常数为
；
故答案为：0.025；4；
③若在恒温恒压条件下进行上述反应，达到平衡后，往体系中通入一定量的稀释剂(水蒸气)，由于反应物、生成物的浓度均同等程度的减小，相当于减小压强，平衡逆向移动，则CO的转化率减小；
故答案为：减小；
（3）未达到平衡前，温度高的速率快，相同时间内，产生的甲醇量多，由于正反应放热，到达平衡后再升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的含量会降低，所以图中5min时，a容器一定未平衡，c容器一定平衡，b容器不一定平衡；达到平衡时，a、b、c三个容器的反应温度不同，根据正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故达到平衡时，转化率的关系为：a>b>c；
故答案为：b中温度高，反应速率快，反应相同时间生成的甲醇多，体积分数大；a>b>c。
【题目】某探究性学习小组利用H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响。实验如表所示，下列有关说法中正确的是（ ）
实验 序号 | 实验温度/K | 酸性KMnO4溶液 | H2C2O4溶液 | H2O | 溶液褪至无色时所用时间/s | ||
V/mL | c/mol·L-1 | V/mL | c/mol·L-1 | V/mL | |||
A | 293 | 2 | 0.02 | 5 | 0.1 | 3 | t1 |
B | T1 | 2 | 0.02 | 3 | 0.1 | V1 | 8 |
C | 313 | 2 | 0.02 | V2 | 0.1 | 5 | t1 |
A.配制KMnO4溶液时可用稀盐酸酸化
B.若t1<8，则可通过控制变量法由实验A、B探究H2C2O4浓度对化学反应速率的影响并得出结论：增大反应物浓度，化学反应速率加快
C.若span>T1=293K，V1 =V2=3mL，则可通过实验B、C探究温度对化学反应速率的影响
D.利用实验B中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的化学反应速率v（KMnO4）=5×10-4mol·L-1·s-1
