题目内容
实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是 如何将CO2转化为可利用的资源．目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g），图1表示该反应过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化：
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是
A．△H＞0，△S＞0 B．△H＞0，△S＜0 C．△H＜0，△S＜0 D．△H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，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上图2所示．
①从反应开始到平衡，CH3OH的平均反应速率v（CH3OH）=
②该反应的平衡常数表达式K=
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是
A．升高温度 B．将CH3OH（g）及时液化抽出
C．选择高效催化剂 D．再充入l molCO2和3molH2
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，写出表示CH3OH燃烧热的热化学方程式：
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g），图1表示该反应过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化：
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是
C
C
（填字母）．A．△H＞0，△S＞0 B．△H＞0，△S＜0 C．△H＜0，△S＜0 D．△H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，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上图2所示．
①从反应开始到平衡，CH3OH的平均反应速率v（CH3OH）=
0.075mol
0.075mol
mol?（L?min）-1；H2的转化率=75%
75%
②该反应的平衡常数表达式K=
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是
BD
BD
（填字母）．A．升高温度 B．将CH3OH（g）及时液化抽出
C．选择高效催化剂 D．再充入l molCO2和3molH2
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，写出表示CH3OH燃烧热的热化学方程式：
CH3OH（l）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.6 kJ?mol-1
| 3 |
| 2 |
CH3OH（l）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.6 kJ?mol-1
．| 3 |
| 2 |
分析：（1）依据反应和图象分析判断：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），气体的物质的量减少，反应是熵减少的反应△S＜0；反应物能量高于生成物的能量，判断反应是放热反应，△H＜0；
（2）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根据c=
计算v（CH3OH）；
根据浓度变化量之比等于化学计量数之比计算△c（H2），计算参加反应的氢气的物质的量，根据转化率等于计算氢气的转化率；
②平衡常数等于生成物的浓度化学计量数幂之积除以反应物的浓度化学计量数幂之积，
③依据化学反应的影响因素和条件逐项分析判断：
A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
B、将CH3OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量平衡正向进行；
C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡；
D、再充入l molCO2和3molH2，增大压强平衡正向进行；
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时，放出热量=363.3kJ×
=726.6kJ，依据书写热化学方程式的方法写出甲醇燃烧热的热化学方程式．
（2）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根据c=
| △c |
| △t |
根据浓度变化量之比等于化学计量数之比计算△c（H2），计算参加反应的氢气的物质的量，根据转化率等于计算氢气的转化率；
②平衡常数等于生成物的浓度化学计量数幂之积除以反应物的浓度化学计量数幂之积，
③依据化学反应的影响因素和条件逐项分析判断：
A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
B、将CH3OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量平衡正向进行；
C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡；
D、再充入l molCO2和3molH2，增大压强平衡正向进行；
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时，放出热量=363.3kJ×
| 1mol×32g/mol |
| 16g |
解答：解：（1）依据反应和图象分析判断：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），气体的物质的量减少，反应是熵减少的反应△S＜0；反应物能量高于生成物的能量，判断反应是放热反应，△H＜0，
故答案为：C；
（2）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：
①v（CH3OH）=
=0.075mol/（L?min）；
浓度变化量之比等于化学计量数之比，△c（H2）=0.75mol/L×3=2.25mol/L，参加反应的氢气的物质的量=2.25mol/L×1L=2.25mol，故氢气的转化率=
×100%=75%，
故答案为：0.075mol/（L?min）；75%；
②CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常数表达式K=
，
故答案为：
；
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是：
A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；故A错误；
B、将CH3OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量，平衡正向进行，故B正确；
C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡，故C错误；
D、再充入l molCO2和4molH2，增大压强平衡正向进行，故D正确；
故选：BD；
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时，放出热量=363.3kJ×
=726.6kJ，故甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH3OH（l）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.6 kJ?mol-1；
故答案为：CH3OH（l）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.6 kJ?mol-1．
故答案为：C；
（2）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：
①v（CH3OH）=
| 0.75mol/L |
| 10min |
浓度变化量之比等于化学计量数之比，△c（H2）=0.75mol/L×3=2.25mol/L，参加反应的氢气的物质的量=2.25mol/L×1L=2.25mol，故氢气的转化率=
| 2.25mol |
| 3mol |
故答案为：0.075mol/（L?min）；75%；
②CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常数表达式K=
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
故答案为：
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是：
A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；故A错误；
B、将CH3OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量，平衡正向进行，故B正确；
C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡，故C错误；
D、再充入l molCO2和4molH2，增大压强平衡正向进行，故D正确；
故选：BD；
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时，放出热量=363.3kJ×
| 1mol×32g/mol |
| 16g |
| 3 |
| 2 |
故答案为：CH3OH（l）+
| 3 |
| 2 |
点评：本题考查了反应的焓变判断，热化学方程式的书写，化学平衡的影响因素，化学平衡的计算、化学平衡常数等，图象分析是关键，难度中等．
练习册系列答案
学业测评一课一测系列答案
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CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)，下图1表示该反应过程中能量变化：