题目内容

5．为了节约煤炭和石油资源，用较少的碳原料生成较多的燃料提供给人类，一碳化学应运而生．合成气（CO、H2）、甲烷和甲醇是一碳化学的基础原料，表所列为25℃、101kPa时四种物质的燃烧热：
化学式△H/（kJ?mol-1）化学式△H/（kJ?mol-1）
CO（g）-283.0CH4（g）-890.3
H2（g）-285.8CH3OH（l）-726.5
回答下列问题：
（1）25℃时，用合成气制备甲醇的热化学方程式CO（g）+2H2（g）?CH3OH（l）△H=-128.1kJ?mol-1．
（2）工业上可利用甲烷制造合成气，发生的反应为CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）；某温度下，向容积为4L的恒容密闭容器中通入6mol CO2和6mol CH4发生上述反应，5min后在该温度下达到平衡，这时测得反应体系中各组分的体积分数相等，则该反应在0～5min内的平均反应速率v（CO）=0.2mol?L-1?min-1；在相同温度下，将上述反应改在起始容积为4L的恒压密闭容器内进行，则到达平衡的时间大于（填“大于”或“小于”或“等于”）5min．
（3）反应CH3OH（g）+CO（g）?HCOOCH3（g）△H=-29.1kJ?mol-1为一碳化学在有机合成方面的重要应用．温度和压强对该反应的影响如图所示：

①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素，在下列各压强数据中，工业上制取甲酸（HCOOCH3）甲酯应选择的压强是b（填下列序号字母）；
a.3.5×106Pa      b.4.0×106 Pa         c.5.0×106 Pa
②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中，采用的温度是80℃，其理由是高于80℃时，温度对反应速率影响较小，又因反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低．

分析 （1）CO燃烧的热化学方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283.0 kJ•mol-1 ①
H2燃烧的热化学方程式：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8 kJ•mol-1 ②
甲醇的燃烧热为CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.5kJ/mol③
将方程式①+2②-③得CO（g）+2H2（g）?CH3OH（l），焓变进行相应的改变；
（2）某温度下，向容积为4L的恒容密闭容器中通入6mol CO2和6mol CH4发生反应CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g），5min后在该温度下达到平衡，这时测得反应体系中各组分的体积分数相等，说明四种气体的物质的量相等，设参加反应的n（CO2）=xmol，
该反应CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）
开始（mol）6           6               0               0
反应（mol）x          x               2x              2x
平衡（mol）6-x       6-x            2x              2x
因为各气体物质的量相等，则6-x=2x，x=2，
达到平衡状态时生成n（CO）=2x=4mol，该反应在0～5min内的平均反应速率v（CO）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$；在相同温度下，将上述反应改在起始容积为4L的恒压密闭容器内进行，该反应前后气体物质的量增大，则压强增大，则恒压条件下压强小于恒容条件下压强，压强越大反应速率越大；
（3）①增大压强甲醇转化率增大，但压强越大对设备要求越大；
②反应速率随温度升高而增大，升高温度平衡逆向移动．

解答 解：（1）CO燃烧的热化学方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283.0 kJ•mol-1 ①
H2燃烧的热化学方程式：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8 kJ•mol-1 ②
甲醇的燃烧热为CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.5kJ/mol ③
将方程式①+2②-③得CO（g）+2H2（g）?CH3OH（l），△H=（-283.0 kJ•mol-）+2（-285.8 kJ•mol-1）-（-726.5kJ/mol）=-128.1kJ?mol-1，
故答案为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（l）△H=-128.1kJ?mol-1；
（2）某温度下，向容积为4L的恒容密闭容器中通入6mol CO2和6mol CH4发生反应CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g），5min后在该温度下达到平衡，这时测得反应体系中各组分的体积分数相等，说明四种气体的物质的量相等，设参加反应的n（CO2）=xmol，
该反应CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）
开始（mol）6           6               0               0
反应（mol）x          x               2x              2x
平衡（mol）6-x       6-x            2x              2x
因为各气体物质的量相等，则6-x=2x，x=2，
达到平衡状态时生成n（CO）=2x=4mol，该反应在0～5min内的平均反应速率v（CO）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{4mol}{4L}}{5min}$=0.2mol?L-1?min-1；在相同温度下，将上述反应改在起始容积为4L的恒压密闭容器内进行，该反应前后气体物质的量增大，则压强增大，则恒压条件下压强小于恒容条件下压强，压强越大反应速率越大，则到达平衡的时间大于5min；
故答案为：0.2mol?L-1?min-1；大于；
（3）①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看，图象中转化率较大的是4.0×106Pa，故选：b；
②依据图象分析，温度在高于80°C对反应速率影响不大，反应是放热反应，温度过高，平衡逆向进行，不利于转化率增大，所以实际工业生产中采用的温度是80℃，
故答案为：温度高于80℃，升温对反应速率影响较小，且该反应放热，升高温度平衡逆向移动，转化率降低．

点评 本题考查化学平衡计算、盖斯定律、外界条件对化学平衡移动影响等知识点，为高频考点，侧重考查学生计算、分析判断能力，明确温度、压强对化学平衡移动影响原理是解本题关键，注意结合实际生产分析解答，题目难度不大．

练习册系列答案
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16．肌红蛋白（Mb）与血红蛋白（Hb）的主要功能为输送氧气与排出二氧化碳．肌红蛋白（Mb）可以与小分子X（如氧气或一氧化碳）结合．反应方程式：Mb（aq）+X（g）?MbX（aq）
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②下图表示37℃下反应“Mb（aq）+O2（g）?MbO2（aq）”肌红蛋白与氧气的结合度（α）与氧分压p（O2）的关系，p0取101kPa．据图可以计算出37℃时上述反应的正反应平衡常数Kp=2.00．
13．已知Cl-、Br-、Fe2+、I-的还原性依次增强．现向FeBr2、FeI2的混合溶液中通入适量氯气，溶液中某些离子的物质的量变化如图所示，请回答：
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17．下列反应的离子方程式正确的是（　　）
①铁和稀硫酸反应：2Fe+6H+═2Fe3++3H2↑
②往FeCl3溶液中加入Fe粉：2Fe3++Fe═3Fe2+
③氧化亚铁溶于稀硝酸：FeO+2H+═Fe2++H2O
④氯化铁水解：Fe3++3H2O═Fe（OH）3↓+3H+
⑤氯化亚铁溶液中加入氯水：Fe2++C12═Fe3++2C1-
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A．①③⑤B．②④⑥C．②④⑤D．②⑦⑧
14．某烧杯中盛有100mLHCl和CuCl2的混合液，混合溶液中c（HCl）=2mol/L，c（CuCl2）=1mol/L．请回答下列问题：
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向上述烧杯中加入足量铁粉并使之充分反应．写出有关的离子方程式：
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15．NO2被誉为生命的“信息分子”，在100℃时，将0.100mol的无色N2O4气体充入1L恒容抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到表数据：
时间/s020406080
c（N2O4）/mol•L-10.100c10.050c3c4
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从表中分析：该温度下，达平衡时N2O4的转化率=60%；反应N2O4（g）?2NO2（g）的平衡常数=0.36；升高温度，容器中气体的颜色变深，则反应2NO2（g）?N2O4（g）的△H＜0（填：＞、＜、=）；在上述条件下，60s内N2O4的平均反应速率=0.001mol•L-1•s-1．

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