题目内容
【题目】面对目前世界范围内的能源危机,甲醇作为一种较好的可再生能源,具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ·mol-1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式:_______________________。
(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②在温度和容积不变的情况下,再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平衡常数________。
(3)关于CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1 正确的是_____________________
A.温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化,证明已经达到平衡状态
B. 2V(CO)正= V(H2)逆
C.温度和体积一定时,容器内压强不变,证明已经达到平衡状态
D.百分比组成2W(CO)=W(H2),证明已经达到平衡状态
E.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,证明已经达到平衡状态
F.温度越高越有利于该反应自发进行
【答案】 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1 小于 增大 不变 ABCE
【解析】(1)已知式:①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-90kJmol-1;②CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H2=-41kJmol-1,根据盖斯定律将①-②得:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49kJmol-1;故答案为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49kJmol-1;
(2)①相同温度下,同一容器中,增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,根据图像知,p1小于p2,故答案为:小于;
②在其它条件不变的情况下,再增加a mol CO和2a mol H2,相当于将2amolCO、4amolH2充入2VL密闭容器中,当反应达到平衡状态时再缩小体积至VL,增大压强,平衡向正反应方向移动,所以CO的转化率增大,由于反应的温度不变,则平衡常数不变,故答案为:增大;不变;
(3)A.该反应前后气体的物质的量发生变化,温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化,说明气体的体积不再变化,能够说明达到平衡状态,故A正确;B.根据方程式,速率之比等于化学计量数之比,因此2V(CO)正= V(H2)逆,故B正确;C. 该反应前后气体的物质的量发生变化,温度和体积一定时,容器内压强不变,说明容器内气体的物质的量不再发生变化,能够证明已经达到平衡状态,故C正确;D.百分比组成2W(CO)=W(H2),与反应中通入的气体的量的多少有关,与平衡状态无关,故D错误;E. 该反应前后气体的物质的量发生变化,气体的质量不变,混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明气体的物质的量不再改变,能够证明已经达到平衡状态,故E正确;F.该反应的ΔH<0,△S<0,根据△G=△H-T△S,温度越低,△G越有可能<0,越有利于该反应自发进行,故F错误;故选ABCE。
