题目内容
【题目】H2、CO、CH4、CH3OH等都是重要的能源，也是重要为化工原料。
（1）已知25℃，1.01×105Pa时，8.0g CH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出444.8kJ热量。写出该反应的热化学反应方程式：___________________________________________。
（2）为倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。在体积为2L的密闭容器中，充入lmol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g) + 3H2(g) 
CH3OH(g) + H2O(g)。经测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。
①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=___________________。
②达到平衡时，H2的转化率为__________。
③该反应的平衡常数K=___________________（表达式）。
④下列措施不能提高反应速率的是__________。
A.升高温度 B.加入催化剂 C.增大压强 D.及时分离出CH3OH
（3）工业上也用CO和H2为原料制备CH3OH，反应方程式为：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)，在一体积固定的密闭容器中投入一定量的CO和H2气体进行上述反应。下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是______。
A.反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1:1
B.混合气体的压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1 mol CO，同时生成1 mol CH3OH
D.CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变
E.混合气体的密度保持不变
【答案】 CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + H2O(l) △H=－889.6 kJ/mol 0.0375mol/(L·min) 75﹪ c(CH3OH)·c(H2O)/c(CO2)·c3(H2) D BD
【解析】（1）根据n=m/M计算出8.0g甲烷的物质的量，然后可计算出1mol甲烷完全燃烧生成液态水放出的热量，最后利用热化学方程式的书写原则写出甲烷燃烧的热化学方程式．（2）①根据速率v=△C/△t结合三行式进行计算；②达到平衡时，H2的转化率=反应的氢气的物质的量/氢气的总量③化学反应的平衡常数K=各个生成物平衡浓度系数次方的乘积和各个反应物平衡浓度系数次方乘积的比值。④根据外界条件对反应速率的影响因素来分析。（3）化学平衡状态的特征：等，即V正=V逆，定，即达到平衡后反应物、生成物物质的量，质量，浓度，百分含量等保持不变据此判断解答；
（1）8.0g CH4的物质的量为：8.0g/16g·mol－1=0.5mol，0.5molCH4完全燃烧生成液态水放出444.8kJ热量，则1mol CH4完全燃烧生成液态水放出的热量为：444.8kJ×1mol/0.5mol=889.6kJ，则甲烷燃烧的热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6 kJ·mol－1。（2）在体积为2L的密闭容器中，充入lmol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g) + 3H2(g) 
CH3OH(g) + H2O(g)。经测得CO2和CH3OH(g)的物质的量随时间变化如图所示。二氧化碳是反应物随反应进行物质的量减小，甲醇是生成物，随反应进行物质的量增大；10nim内达到平衡，生成甲醇物质的量为0.75mol，二氧化碳物质的量变化了0.75mol；则①依据化学平衡列式计算为：
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
起始量（mol） 1 3 0 0
变化量（mol） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量（mol） 0.25 0.75 0.75 0.75
CO2的平均反应速率v（CO2）=0.75mol·（2L）－1·10min-1
=0.0375mol/(L·min)；
①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=0.0375mol/(L·min)。②达到平衡时，H2的转化率为2.275mol/3mol×00%=75﹪。③该反应的平衡常数K=c(CH3OH)·c(H2O)/c(CO2)·c3(H2)（表达式）。④A.升高温度加快反应速率，故A错误；B.加入催化剂加快反应速率，故B错误；C.增大压强加快反应速率，故C错误；D.及时分离出CH3OH，浓度降低，减慢反应速率，故D正确；故选D。（3）A.反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1:1，无法确定是否达到平衡状态，不能作为判断平衡的标志故A错误；B.该反应前后气体体积不相等，则压强不变说明达到平衡，故B正确；C.单位时间内每消耗1 mol CO是正速率，同时生成1 mol CH3OH也是正速率，所指的速率都是表示正反应速率，不能作为判断平衡标志，故C错误；D.CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变，CH3OH组成一定，说明达到平衡，故D正确；E.反应物和产物都是气体，则气体总质量不变、容器体积不变，则密度始终不变，故E错误；故选BD。
