Question

【题目】甲醇（CH3OH）是一种优质燃料，
（1）已知一定条件下88gCO2和足量氢气完全反应三可生成气态甲醇（CH3OH）和水蒸汽并放出98kJ的热量．请回答：①该反应的热化学方程式： ．
②若生成3mol甲醇放出的热量为 ．
（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：在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2 ， 一定条件下发生反应，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图．请回答：
①从反应开始到平衡，氢气的反应速率：v（H2）= ．
②下列措施中能使v（CO2）增大的是 ．
A．加入催化剂 B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H2O（g）从体系中分离 D．升高温度
③能够说明该反应已达到平衡的是 ．
A．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化
B．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化
C．一定条件下，CO2、H2和CH3OH的浓度不再变化
D．一定条件下，单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH．
E．有2个C=O键断裂的同时，有3个H﹣H键断裂．

Answer 1

【答案】
（1）CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol；147KJ
（2）0.225 mol?L﹣1?min﹣1；AD；AC
【解析】解：（1）①88gCO2的物质的量为n= = =2mol，放出98kJ的热量，每1molCO2和足量氢气完全反应三可生成1mol气态甲醇（CH3OH）和1mol 水蒸汽并放出49kJ的热量，热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol， 故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol；
②每1molCO2和足量氢气完全反应三可生成1mol气态甲醇（CH3OH）和1mol 水蒸汽并放出49kJ的热量，若生成3mol甲醇放出的热量为49kJ×3=147KJ，
故答案为：147KJ；（2）在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO2和3mol H2 ， 一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行浓度增大；10nim内达到平衡，生成甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L；则①依据化学平衡列式计算为：
CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）
起始量（mol/L） 1 3 0 0
变化量（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75
H2的平均反应速率v（H2）= =0.225molL﹣1min﹣1 ；
故答案为：0.225molL﹣1min﹣1 ；
②A．加入催化剂，v （CO2）增大，故A正确；
B．充入He（g），使体系压强增大，但反应物浓度不变，所以v （CO2）不变，故B错误；
C．将H2O（g）从体系中分离，则生成物浓度减小，则浓度减小，故C错误；
D．升高温度，v （CO2）增大，故D正确；
故选：AD；
③A．反应前后气体的体积不等，所以压强一直在变，则当压强不变时能说明达到平衡，故A正确；
B．反应前后质量不变，体积也不变，所以密度一直不变，则混合气体的密度不再变化不能说明达到平衡，故B错误；
C．CO2、H2和CH3OH的浓度不再变化，说明达到平衡，故C正确；
D．单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH，都是指正反应方向，不能说明达到平衡，故D错误；
E．CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol，CO2结构简式为O=C=O，1个分子有2个C=O键，当2个C=O键断裂的同时，必有3个H﹣H键断裂．与是否已达到平衡
无关，故E错误；
故选AC．
（1）①根据n= 计算88gCO2和氢气化合生成甲醇和水放出的热量，结合热化学方程式书写方法标注物质聚集状态和反应焓变写出；
②反应热与化学计量数成正比，根据热化学方程式计算；（2）在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO2和3mol H2 ， 一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行浓度增大；10nim内达到平衡，生成甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L；
①依据化学平衡三段式列式利用V= 计算；
②依据升温，增加浓度，加压，加催化剂等可以加快反应速率判断；
③可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析解答．