Question

【题目】以含1个碳原子物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料的“碳一化学”处于未来化学产业的核心，成为科学家研究的重要课题。请回答下列问题：

（1）已知CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-l、-764.5kJ·mol-l。则反应I：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=___

（2）在温度T时，向体积为2L恒容容器中充入3molCO和H2的混合气体，发生反应I，反应达到平衡时，CH3OH(g)的体积分数(φ)与n(H2)/n(CO)的关系如下图所示。

①当起始n(H2)/n(CO)=1时，从反应开始到平衡前，CO的体积分数将___(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②当起始n(H2)/n(CO)=2时，反应经过l0min达到平衡，CO转化率为0.5，则0~l0min内平均反应速率v(H2)=___。

③当起始n(H2)/n(CO)=3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的__。(填“D”、“E”或“E”点)。

（3）在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20molH2，发生反应I。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如下图所示。

①压强P1=___(填“<”、“=”或“>”)P2；A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为___(用“<”、“=”或“>”表示)。

②若达到平衡状态C时，容器体积为10L，则在平衡状态A时容器体积为____L。

Answer 1

【答案】-90.1kJ/mol 不变 0.05mol·L-1·min-1 F > KA=KC>KB 2

【解析】

（1）CO、H2、CH3OH(g)的燃烧热化学方程式分别为：

①，

②，

③，根据盖斯定律可知，将①+2×②-③可得：；

（2）在温度T时，向体积为2L恒容容器中充入3molCO和H2的混合气体，发生反应I；

①当起始n(H2)/n(CO)=1时，则n(H2)=n(CO)=1.5mol，CO的体积分数为50%，根据三等式

平衡时，CO的体积分数为，不管CO转化了多少，CO的体积分数一直为50%，则反应前后体积分数不变；

②当起始n(H2)/n(CO)=2时，混合气体为3mol，则n(CO)=1mol，n(H2)=2mol，反应经过l0min达到平衡，CO转化率为0.5，即转化了0.5mol，则H2转化1mol，则0~l0min内平均反应速率v(H2)=；

③当反应物的投料比等于其化学计量数之比时，平衡时，生成物的体积分数最大，即当起始n(H2)/n(CO)=2时，CH3OH(g)的体积分数(φ)最大，因此当起始n(H2)/n(CO)= 3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的F点；

（3）①当温度相同时，增大压强，平衡正向移动，CO转化率上升，由此可知P1>P2；该反应正向为放热反应，升高温度，平衡将逆向移动，平衡常数将减小，平衡常数只与温度有关，温度不变时，平衡常数不变，A和C的温度相同，小于B的温度，因此KA=KC>KB；

②平衡状态A和C的温度相同，平衡常数相同。达到平衡状态C时，CO的转化率为50%，则平衡时n(CO)=5mol，n(H2)=10mol，n(CH3OH)=5mol，平衡常数，达到平衡状态A时，CO的转化率为80%，则平衡时n(CO)=2mol，n(H2)=4mol，n(CH3OH)=8mol，设该容器体积为VL，则，解得V=2。