Question

甲醇是一种很好的燃料，工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇．
（1）已知在常温常压下：
CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂0（l）△H=-442.8kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1     
则2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法，该反应为：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
在某温度下，将6mol CO₂和8mol H₂充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H₂的转化率为75%．请回答：
①用CH₃OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v（CH₃OH）=

 

．
②此温度下该反应平衡常数K=

 

L²?mol^-2；
③若在上述平衡体系中，再充入2mol H₂，反应达到平衡后的转化率

 

75%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0
①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是

 

；
a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态
b．反应达到平衡后，通入CH₃OH（g）使压强增大，平衡向右移动
c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动
d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小
e．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的不变
②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数K=50L²?mol^-2，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

物质	CO	H2	CH3OH
物质的量/（mol）	0.4	0.4	0.8

请比较此时正、逆反应速率的大小：v_正

 

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律解答；
（2）①根据v=

△c

△t

计算；
②根据三段式计算平衡时各组分的浓度，计算平衡常数；
③平衡以后通入氢气，二氧化碳的转化率增大，氢气的转化率减小；
（3）①a．恒温恒容条件下，质量守恒，密度ρ=

m

V

是一个常量，不能说明反应已达化学平衡状态，故错误；
b．由于是恒温恒容，通入CH₃OH（g）使压强不变，平衡不移动；
c．反应达到平衡后，通入氩气压强不变，平衡向左移动；
d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；
e．平衡常数是只与温度有关的物理量．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的平衡常数不变；
②计算出此时的此时

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

与平衡常数比较，根据平衡的移动方向判断正逆反应速率的大小．

解答： 解：（1）CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂0（l）△H=-442.8kJ?mol^-1 ①
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1 ②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1                            ③
由热化学方程式①×2+②-③×4，根据盖斯定律反应热△H也做相应的变化，得2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1，
故答案为：-1275.6；
（2）①反应的氢气的物质的量为8mol×75%=6mol，根据CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1，知生成的CH₃OH为2mol，根据v=

△c

△t

=

2mol 2L

8min

=0.125mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.125 mol?L^-1?min^-1；
②由化学平衡CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O
起始量     6mol  8mol   0    0
变化量     2mol  6mol   2mol 2mol
平衡量     4mpl  2mol   2mol 2mol
CO₂、3H₂、CH₃OH、H₂O的物质的量浓度分别为2mol/L、1mol/L、1mol/L、1mol/L，
平衡常数K=

c(CH3OH)c(H2O)

c3(H2)c(CO2)

=

1mol/L×1mol/L

(1mol/L)3×2mol/L

=0.5，故答案为：0.5；
③平衡以后通入氢气，二氧化碳的转化率增大，氢气的转化率减小，故答案为：小于；
（3）①a．恒温恒容条件下，质量守恒，密度ρ=

m

V

是一个常量，不能说明反应已达化学平衡状态，故错误；
b．由于是恒温恒容，通入CH₃OH（g）使压强不变，平衡不移动，故错误；
c．反应达到平衡后，通入氩气压强不变，平衡向左移动，故错误；
d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故正确；
e．平衡常数是只与温度有关的物理量．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的平衡常数不变，故正确；
故答案为：de；
②此时

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

=

0.8

0.4×0．42

=K=50L²?mol^-2，所以反应处于平衡状态，正、逆反应速率相等，故答案为：=．

点评：本题考查了利用盖斯定律进行有关反应热的计算、化学平衡的影响因素以及平衡平衡状态的判断，难度不大，注意利用三段式进行有关化学平衡的计算．