题目内容

【题目】工业上已经实现CO2H2反应合成甲醇。在一恒温、恒容密闭容器中充入2mol CO26 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CO2CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。请回答:

1)写出该反应的平衡常数表达式_____________________

2)达到平衡状态的时刻是__________min(“3”“10”)

3)在前10min内,用CO2浓度的变化表示的反应速率(CO2)=_________mol/(L·min)

410min时体系的压强与开始时压强之比为____________

5)该温度下,反应的化学平衡常数数值是____________

6)已知:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= -90.1kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.1kJ·mol-1,则CO2H2反应合成CH3OH(g)的热化学方程式为_______________,反应在10 min内所放出的热量为_____kJ

【答案】cCH3OH×cH2O/[ cCO2×c3H2] 10 0.075 1613 0.67 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol 73.5

【解析】

根据图像可知,反应在10min时达到平衡,cCO2)初始时为1mol/L,平衡时为0.25mol/LcCH3OH)平衡时为0.75mol/L;初始加入2mol CO2,则容器的体积为2L;则cH2)初始时为3mol/L,平衡时为1.5mol/L

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初始:1 3 0 0

反应:0.75 1.5 0.75 0.75

平衡:0.25 1.5 0.75 0.75

1K=

2)反应在10min时各物质的浓度不再改变,达到平衡;

3)在前10min内,(CO2)=c/t==0.075mol/Lmin);

4)恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比,压强之比=86.5=1613

5K= = =0.67

6)根据盖斯定律可知,①-②可得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol10min时,CO2反应1.5mol,释放49×1.5=73.5kJ

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