Question

【题目】工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H

（1）已知CO(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为-285.8kJmol-1，-283.0kJmol-1，且CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) △H=－761 kJmol-1；则CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)的△H= ___________。

（2）反应的ΔS_______0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在________（填“较高”或“较低”）温度下该反应自发进行。

（3）若将等物质的量的CO和H2混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是_______________。

A．容器内气体密度保持不变 B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．生成CH3OH的速率与生成H2的速率相等 D．CO的体积分数保持不变

（4）下图中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为__________（用a或b表示）。

（5）投料比n(H2)/n(CO)=2时，体系中CO的平衡转化率(α)温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而___________（填“增大”或“减小”）其原因是___________________________；下图中的压强由大到小为__________________（用P1，P2，P3表示）。

（6）520K时， 投料比n(H2)/n(CO)=2（总物质的量为3mol），维持反应过程中压强P3不变，达到平衡时测得容器体积为0.1L，则平衡常数K=_______。若H2和CO的物质的量之比为n∶1（维持反应过程中压强P3不变），相应平衡体系中CH3OH的物质的量分数为x，请在下图中绘制x随n变化的示意图_______。

Answer 1

【答案】-90.8 < 较低 BD a 减小 升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大，使CO得转化率降低 P3＞P2＞P1 0.25

【解析】

（1）根据盖斯定律解答。

（2）根据CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)可知，气体分子数减少，ΔS<0，根据ΔG=△H-TΔS可知，温度较低时，ΔG可能小于0，即反应可以自发。

（3）反应达到平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率；各成分的浓度保持不变。

（4）正反应为放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。

（5）正反应为放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，所以随温度升高，CO的转化率减小；正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高。

（6）根据K= c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)求算。

（1）CO燃烧的热化学方程式：CO(g)+1/2 O2(g)= CO2(g) △H=-285.8kJmol-1①，H2燃烧的热化学方程式：2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) △H=-283.0×2 kJmol-1②，CH3OH燃烧的热化学方程式：CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) △H=－761 kJmol-1③，根据盖斯定律将①+②-③，可得CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)△H=-90.8 kJmol-1，故答案为：-90.8。

（2）根据CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)可知，气体分子数减少，ΔS<0，根据ΔG=△H-TΔS可知，温度较低时，ΔG可能小于0，即反应可以自发，故答案为：< ；较低。

（3）A.反应前后质量和体积一直不变，所以密度一直不变，故A错误；

B. 反应前后质量不变，但物质的量在变，所以平均相对分子质量保持不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；

C. 生成CH3OH的速率与生成H2的速率等于系数之比，才能证明正逆反应速率相等，此时给定的条件不能判断平衡，故C错误；

D.CO的体积分数保持不变，说明正逆反应速率相等，则反应达到平衡状态，故D正确。

故选BD。

（4）CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJmol-1，K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)，正反应为放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，曲线a正确反映平衡常数K随温度变化关系，故答案为：a。

（5）由图可知，压强一定时，随温度的升高， CO的转化率减小， CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJmol-1，正反应为放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，所以随温度升高，CO的转化率减小；正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高，故压强为：P3＞P2＞P1，故答案为：减小；反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大，使CO得转化率降低 ；P3＞P2＞P1。

（6） CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)

起始（mol） 1 2 0

转化（mol） 0.8 1.6 0.8

平衡（mol） 0.2 0.4 0.8

容器体积为0.1L，平衡时CO的浓度为2mol/L，H2的浓度为4 mol/L，CH3OH的浓度为8 mol/L，K= c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)=8/2×42=0.25。x随n变化的示意图：

故答案为：0.25；。