题目内容

【题目】应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手,如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源,具有广阔的开发和应用前景。

Ⅰ.已知:①CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+93.0kJ·mol-1

②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1

③CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH=-38.19 kJ·mol-1

则表示CH3OH的燃烧热的热化学方程式为______________________________________________。

Ⅱ.在一定条件下用CO和H2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在2L恒容密闭容器中充入1mol CO和2molH2,在催化剂作用下充分反应。下图表示平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化的平衡曲线。回答下列问题:

(1)该反应的反应热ΔH_______0(填“>”或“<”),压强的相对大小:p1_______p2(填“>”或“<”)。

(2)压强为p2,温度为300℃时,该反应的化学平衡常数K=________________。

(3)下列各项中,不能说明该反应已经达到平衡的是________________________________。

A.容器内气体压强不再变化 B.v(CO):c(H2):v(CO3OH)=1:2:1

C.容器内的密度不在变化 D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化

E.容器内各组分的质量分数不再变化

(4)某温度下在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡_________(填字母)。

A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动

作出此判断的依据是__________________________________________________________________。

【答案】 CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51kJ·mol-1 < > K=48 BC C 保证c(H2)不变情况下,增大容器体积,c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小,根据浓度商,所以平衡不移动

【解析】Ⅰ.已知:① CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+3H2(g)ΔH=+93.0kJ·mol-1

② CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.9 kJ·mol-1

③ CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH=-38.19 kJ·mol-1

根据盖斯定律可知,②×3-①×2-③即得到甲醇的燃烧热的热化学方程式:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.51kJ·mol-1,故答案为:CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.51kJ·mol-1;

Ⅱ. (1).据图可知,随着温度的升高,CH3OH的体积分数逐渐减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应的正反应为放热反应,△H<0;因该反应的正反应是气体体积减小的反应,则增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,即压强越大,CH3OH的体积分数越大,据图可知,压强为P1时CH3OH的体积分数大于压强为P2时CH3OH的体积分数,所以P1>P2,故答案为:<;>;

(2). 压强为P2,温度为300℃时,CH3OH的体积分数为50%,根据三段式法有:

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

起始量(mol) 1 2 0

转化量(mol) x 2x x

平衡量(mol) 1-x 2-2x x

×100%=50%,解得x=0.75mol,则达到平衡时CO、H2、CH3OH的浓度分别为:0.125mol/L、0.25mol/L、0.375mol/L,所以平衡常数K==48,故答案为48;

(3). A.该反应是反应前后气体体积变化的可逆反应,容器内气体压强不再变化,说明反应达到了平衡状态,故A正确;B.v(CO):c(H2):v(CO3OH)=1:2:1,因未指明是正反应速率还是逆反应速率,则不能说明反应达到了平衡状态,故B错误;C.因容器恒容且反应前后总质量不变,则容器内的密度始终不变,所以容器内的密度不再变化不能说明反应达到了平衡状态,故C错误; D.因该反应的气体总质量不变,而反应前后气体物质的量不相等,所以容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化,说明反应达到了平衡状态,故D正确;E.容器内各组分的质量分数不再变化,说明反应达到了平衡状态,故E正确;答案选BC。

(4).某温度下在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,则c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小,根据浓度商的表达式可知,Qc不变,则平衡不移动,故答案为:C;保证c(H2)不变情况下,增大容器体积,c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小,根据浓度商,所以平衡不移动。

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