Question

【题目】甲醇是一种很好的燃料，工业上在一定条件下可利用反应I和II来制备：

（1）已知在25°C、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，则表示燃烧热的热化学方程式为___

（2）将1.0molCH4和2.0molH2O（g）通入容积为10L密闭容器中，CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）（I）CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示：

①该反应的△H__0，△S__0（填“＜”、“＞”或“=”）；

②已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为___，该反应的平衡常数为___(mol·L-1)2。

（3）在压强为0.1MPa条件下，amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0（Ⅱ）若容器的容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是___（填序号）。

A．升高温度 B．将CH3OH（g）从体系中分离出来

C．恒容下充入He，使体系的总压强增大 D．再充入amolCO和3amolH2

Answer 1

【答案】CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2(g)+2H2O（l） △H=-725.76kJ·mol－1 ＞ ＞ 0.030molL-1min-1 2.25×10-2 BD

【解析】

（1）燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所释放出的热量，由1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，计算1mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量热量，进一步写出热化学方程式；

（2）①由反应CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）可知反应为熵增加的反应，温度升高，CH4的转化率增大，平衡正向移动，正反应吸热；

②由图可知100℃时，CH4的转化率为0.5，根据三段法进行计算

（3）增加甲醇产率需要是平衡正移，根据平衡移动原理进行分析。

（1）燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所释放出的热量，由1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，1mol甲醇32g，放出的热量为725.76kJ，热化学方程式为CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2(g)+2H2O（l） △H=-725.76kJ·mol－1 ；

（2）①由反应CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）可知反应为熵增加的反应，温度升高，CH4的转化率增大，平衡正向移动，正反应吸热，即△H>0，△S>0；

②由图可知100℃时，CH4的转化率为0.5，设CH4转化了x mol/L，则

CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

始(mol/L) 0.1 0.2 0 0

转(mol/L) x x x 3x

平(mol/L) 0.1-x 0.2-x x 3x =0.5 x=0.05mol/L

v===0.03molL-1min-1

K===2.25×10-2

（3）增加甲醇产率需要是平衡正移，反应为CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，

A.升高温度，平衡向吸热的方向移动，即平衡逆向移动，A项错误；

B. 将CH3OH（g）从体系中分离出来，即减小生成物浓度，平衡正向移动，B项正确；

C. 恒容下充入He，使体系的总压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，C项错误；

D. 再充入amolCO和3amolH2，增大了反应物的浓度，平衡正向移动，D项正确；

答案选BD。