题目内容

7．能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义．
（1）用CO合成甲醇的反应为CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）；在容积为1L的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图甲所示．则该正反应的△H＜（填“＜”“＞”或“=”）0．
（2）利用工业废水中的CO2可制取甲醇，其反应为：CO2+3H2$\stackrel{催化剂}{?}$CH3OH+H2O．
①已知下列反应的能量变化如图乙所示：由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol
②为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示，从反应开始到平衡，v（H2）=0.225 mol/（L．min）．
（3）工业上可利用甲醇部分氧化法制取氢气．在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图2所示．在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5

分析 （1）图象分析可知先拐先平，温度高，甲醇物质的量随温度升高减小，说明升温平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应为放热反应；
（2）①依据图2、3中热化学方程式结合盖斯定律计算得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式；
②由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CH3OH），依据v（H2）=3v（CH3OH）；
（3）根据图象可知，当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛；在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5时氢气生成最多．

解答 解：（1）用CO合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），根据图1所示，温度升高，甲醇的物质的量减小，平衡逆向移动，则正反应放热，则该正反应的△H＜0，
故答案为：＜；
（2）①图2、3中热化学方程式①CO（g）+H2O（l）=CO2（g）+H2（g）△H=-41KJ/mol；
②CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）△H=-（510-419）KJ/mol=-91KJ/mol；
由盖斯定律②-①得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol，
故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol；
②10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v（CH3OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min），
v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（L•min）=0.225mol/（L•min），
故答案为：0.225 mol/（L．min）；
（3）根据图象可知，当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，反应的方程式为：2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O；依据图象分析，在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5时氢气生成最多，
故答案为：0.5．

点评 本题考查了热化学方程式书写，化学平衡常数、移动、转化率、反应速率等问题，要注意图象正确分析，题目难度中等．

练习册系列答案
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18．下列说法正确的是（　　）
A．苯和乙烯均含有碳碳双键，均可使溴的CCl4溶液褪色
B．苯（ ）的一氯代物有一种，丙烷的一氯代物也有一种
C．乙醇和乙烯均可与酸性高锰酸钾发生反应
D．蔗糖和麦芽糖互为同分异构体，纤维素和淀粉也互为同分异构体
19．将2.8gCaO与500mL某浓度的盐酸充分反应，将所得溶液平分成两份，向一份溶液中加入足量Zn粒，产生0.560L（标准状况）气体．计算所用盐酸中HCl的物质的量浓度．
15．工业上可以利用反应I所示原理降低污染气体的排放，并回收燃煤痼气中的硫．
反应Ⅰ2CO（g）+SO2（g）?2CO2（g）+S（1）△H1  
（1）已知：反应Ⅱ2CO2（g）?2CO（g）+O2（g）△H2=+566.0kJ•mol-1
反应ⅢS（1）+O2（g）?SO2（g）△H3=-296.0kJ•mol-1则△H1=-270KJ•mol-1．
（2）T℃时，起始将0.100mol CO（g）和0.120mol S02（g）充人2L恒容密闭容器中，发生反应Ⅰ，各物质的物质的量随时间变化如下表所示．
时间/min
物质的量/mol
物质		0246810
CO（g）0.1000.0700.0500.0440.0400.040
SO2（g）0.1200.1050.0950.0920.0900.090
①下列事实能说明该反应达到化学平衡状态的是AC   （填选项字母）．
A．容器内压强不再改变    B．每消耗2mol C02，同时生成2mol CO
C．气体密度不再改变    D．v正（ S02）=2v逆（C02）
②0～2min内，用CO表示的该反应的平均速率v（CO）=-7.5×10-3mol?L-1?min-1；平衡时，S02的转化率为25%．
③t℃时，反应I的平衡常数K=50．
④t℃时，若将上述气体充人起始容积为2L的恒压密闭容器中，反应达到平衡时，S02的转化率与原平衡相比增大．（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）L（L1、L2），X可分别代表压强或温度．如图表示t一定时，反应Ⅱ中CO（g）的体积分数随x的变化关系．
①X代表的物理量为压强．
②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：L1＞L2（或T1＞T2），该反应正向为吸热反应，压强一定时，温度升高，反应向正向移动，CO的体积分数增大．
2．下列关于热化学方程式和反应的热效应的叙述中，正确的是（　　）
A．已知2C（s）+2O2（g）═2CO2（g）；△H1，2C（s）+O2（g）=2CO（g）；△H2．则△H1＜△H2
B．500℃、30MPa下，将0.5mol N2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为：
N2（g）+3H2（g）?$?_{500℃，30MPa}^{催化剂}$2MH3（g），△H=-38.6kJ•mol-1
C．含20.0g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为：NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（aq）；△H=-57.4 kJ/mol
D．已知2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）；△H=-483.6 kJ/mol，则氢气的燃烧热为241.8 kJ/mol
12．已知在25℃、101kPa下，1g C8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量．表示辛烷燃烧热的热化学方程式正确的是（　　）
A．C8H18（l）+$\frac{25}{2}$O2（g）═8CO2（g）+9H2O（l）△H=-48.40kJ•mol-1
B．C8H18（l）+$\frac{25}{2}$O2（g）═8CO2 （g）+9H2O（l）△H=-5517.60kJ•mol-1
C．C8H18（l）+$\frac{25}{2}$O2（g）═8CO2（g）+9H2O（g）△H=-5517.60kJ•mol-1
D．2C8H18（l）+25O2（g）═16CO2 （g）+18H2O（l）△H=-11035.20kJ•mol-1
19．可逆反应A（g）+2B（g）?2C（g）△H＜0，在一定条件下达平衡，若改变条件，将变化结果（“变大”、“变小”或“不变”）填入空格．
（1）保持温度和压强不变，充入惰性气体，则C的物质的量减小
（2）保持温度和体积不变，加入惰性气体，则A的转化率不变
（3）某温度下，在一容器可变的容器中，上述反应达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为2mol、4mol、和4mol，保持温度和压强不变，对平衡混合物三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是C
A．均减半       B．均加倍       C．均增加1mol     D．均减少1mol．
16．拟用如图装置制取表中的四种干燥、纯净的气体（图中铁架台、铁夹、加热及气体收集装置均已略去；必要时可以加热；a、b、c．d表示相应仪器中加入的试剂）．下列可以得到干燥纯净的气体的选项是（　　）
选项气体abcd
ACO2盐酸CaCO3饱和Na2CO3溶液浓硫酸
BNH3饱和NH4Cl溶液消石灰H2O固体NaOH
CCl2浓盐酸MnO2饱和NaCl溶液浓硫酸
DNO2浓HNO3铜屑H2O固体NaOH
A．AB．BC．CD．D
17．若以W1和W2分别表示不同浓度氨水的质量分数，若将二者等体积混合，且混合时体积变化忽略不计．则混合后氨水的质量分数为（　　）（已知氨水的密度小于纯水的密度）
A．$\frac{{W}_{1}+{W}_{2}}{2}$B．＜$\frac{{W}_{1}+{W}_{2}}{2}$C．＞$\frac{{W}_{1}+{W}_{2}}{2}$D．无法确定

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