Question

【题目】甲醇(CH3OH)重要的溶剂和替代燃料，工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H

（1）T℃时，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入2molCO和4molH2，一定条件下发生上述反应，测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图一所示。

①反应2min到5min,用氢气表示的平均反应速率v(H2)=_____________。

②下列说法正确的是_____________(填字母序号)。

A．达到平衡时，CO的转化率为50%

B．5min后容器中压强不再改变

C．达到平衡后，再充入氩气，反应速率增大

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)<v(逆)

E．加入催化剂可以加快化学反应速率，同时提高CO和H2平衡的转化率

③下列叙述可以说明该反应在该条件下已经达到化学平衡的是__________(填字母序号)。

A．混合气体密度不发生改变 B．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变

C．v(CO)正=2v(H2)逆 D．n(CO)与n(H2)的比值不变

（2）某温度下，在一容积可变的恒压密闭容器中分别充入1molCO和1.2molH2，达到平衡时容器体积为2L，且含有0.5molCH3OH(g)，则该反应平衡常数的值为_______，此时向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，则此平衡将______________(填“向正反应方向”、“不”或“向逆反应方向”)移动。

（3）若压强、投料比x=n(CO)/n(H2)对反应的影响如图二所示，则图中曲线所示的压强关系：p1_____p2(填“=”“>”或“<”)。

（4）工业上另一种合成甲醇的方法是利用CO2和H2，已知：CH3OH、H2的燃烧热(△H)分別为-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol,则常温下CO2和H2反应生成CH3OH和H2O的热化学方程式是__________________________。

Answer 1

【答案】 0.33mol·L-1·min-1（或者1/3mol·L-1·min-1） B B 100 向逆反应方向 ＜ CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol

【解析】试题分析：（1）①根据 计算v(H2)；②CO的转化率= ；根据图像5min后容器中气体物质的量不再改变；恒容密闭容器中达到平衡后，再充入氩气，反应物浓度不变，反应速率不变；2min前后，反应都正向进行；催化剂不能使平衡发生移动；③根据平衡标志分析；（2）利用“三段式”计算平衡常数，根据与K的关系判断反应进行的方向。（3）增大压强平衡正向移动，氢气的百分含量降低；（4）根据盖斯定律计算CO2和H2反应生成CH3OH和H2O的焓变。

解析：（1）①反应2min到5min，CO的浓度变化是0.5mol/L，H2的变化量是1mol/L， 0.33mol·L-1·min-1；②达到平衡时，CO的转化率= ，故A错误；根据图像5min后容器中气体物质的量不再改变，所以5min后容器中压强不再改变，故B正确；恒容密闭容器中达到平衡后，再充入氩气，反应物浓度不变，反应速率不变，故C错误；2min前后，反应都正向进行，所以2min前后都是v(正)>v(逆)，故D错误；催化剂不能使平衡发生移动，加入催化剂CO和H2平衡的转化率不变，故E错误；③A．容器体积不变、反应前后气体质量不变，根据 ，密度是恒量，混合气体密度不发生改变，不一定平衡，故A错误； B．反应前后气体质量不变，气体的物质的量是变量，根据 ，混合气体的平均相对分子质量是变量，平均相对分子质量不再发生改变，一定平衡，故B正确； C．正逆反应的速率比等于系数比一定达到平衡状态，所以v(CO)正=2v(H2)逆不一定平衡，故C错误； D．n(CO)：n(H2)=(2-x)：(4-2x)=1:2，所以n(CO)与n(H2)比值是定量，定量不变不一定平衡，故D错误；

（2）

CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)

开始 1mol 1.2 mol 0

转化 0.5 mol 1 mol 0.5 mol

平衡 0.5 mol 0.2 mol 0.5 mol

K= ；此时向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，容器的体积变为 ，Q=，所以此平衡将逆向移动。（3）增大压强平衡正向移动，氢气的百分含量降低，所以p1<p2；（4）CH3OH、H2的燃烧热(△H)分別为-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol，则①CH3OH(l)+ 3O2(g)=CO2(g)+ H2O(l) ΔH=--726．9kJ/mol；②H2(g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol，根据盖斯定律②① ，得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol。