Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

（1）已知：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1

工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式:________________________________________________________________________

（2）在一容积为2L的密闭容器内，充入0.2molCO与0.4molH2发生反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。 CO的平衡转化率与温度，压强的关系如图所示。

①A，B两点对应的压强大小关系是PA________PB（填“>，<，=”）

②下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是___________(填代号)

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b.CH3OH的体积分数不再改变

c.混合气体的密度不再改变 d.气体的平均相对分子质量和压强不再改变

③在P1压强、T1°C时，该反应的平衡常数K=_________(填计算结果)

④T1°C、1L的密闭容器内发生上述反应，测得某时刻各物质的物质的量如下：CO：0.1mol， H2 ：0.2mol， CH3OH：0.2mol。此时v正 ________ v逆（填> 、 < 或 =）。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol < bd 100 >

【解析】

根据盖斯定律进行判断；根据影响化学平衡移动的因素进行判断，根据三段式进行计算化学平衡常数。

(1)根据盖斯定律，反应2CH3OH(g)十O2 (g)===2HCHO(g)+ 2H2O(g)可由已知两个反应⑴CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,（2） 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1，⑴2+(2)得到,所以该反应的焓变△H=+84 kJmol-12+(一484 kJmol-l)=-316 kJmol-1。CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式: 2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。答案：2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。

（2） ①根据反应前后化学计量数可知，温度相同时，压强增大，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，由图可知，B点CO的平衡转化率大于A点，故A、B两点对应的压强大小关系是pA<pB。答案：<。

②a.H2的消耗速率与CH3OH生成速率方向相同，所以H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍时，不能说明反应能达到化学平衡状态，故a错误；CH3OH的体积分数不再改变，说明正逆反应速率相等，能说明反应能达到化学平衡状态，故b正确；反应前后气体的气体的总质量不变，容器的体积不变，则气体的密度自始至终不变，密度不变不能说明反应能达到化学平衡状态，故c错误；d.由 CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）知气体的平均相对分子质量M=m/n所以平均相对分子质量不变，说明化学反应达到平衡，两边计量数不等，所以压强不再说明化学反应达到平衡，故d正确；答案选bd。

③ 已知在压强p1、温度T1℃时，CO的平衡转化率为0.5，则建立如下三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol/L）0.1 0.2 0

转化（mol/L）0.05 0.1 0.05

平衡（mol/L）0.05 0.1 0.05

故T1℃时该反应的平衡常数K=0.05/0.050.12=100。答案：100.

④ 反应的浓度熵Qc=0.1//0.050.12=200> K=100，故此时平衡正向移动，则v正>v逆。答案：>。