[题目]研究CO和CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义.请回答下列问题:(1)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇.发生反应: CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g).其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a.b所示.下列说法正确的是 .A.上述反应的△H= -91 kJ·mol-1B.该反应自发进行的条件为高温C. b过程使用催� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】研究CO和CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。请回答下列问题：

(1)利用CO和H2在一定条件下可合成甲醇，发生反应： CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)，其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a、b所示，下列说法正确的是_____(填字母)。

A.上述反应的△H= -91 kJ·mol-1

B.该反应自发进行的条件为高温

C. b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和H

D. b过程的反应速率：第Ⅱ阶段＞第Ⅰ阶段

(2)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L密闭容器中发生，反应过程中各物质的物质的量随时间变化见表所示：

时间/min	0	5	10	15
H2	4		2
CO	2			1
CH3OH(g)	0	0.7

①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_______(填字母)

A.2v正(H2)=v逆(CH3OH)

B. CO与CH3OH的物质的量之比保持不变

C.混合气的平均相对分子质量保持不变

D.混合气体的密度保持不变

②若起始压强为P0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，则10 min内H2的反应速率v(H2)=_____kPa/min；该温度下反应的平衡常数Kp=______。(分压=总压×物质的量分数)。

(3)甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同，向甲中加入1 mol CO和2 mol H2，向乙中加入2 mol CO和4 molH2，测得不同温度下CO的平衡转化率如图所示，则L、M两点容器内平衡常数：K(M)_____ K(L)；压强：p(M)__2p(L)。(填“＞”“<”或“=”)

(4)以纳米二氧化钛为工作电极，稀硫酸为电解质溶液，在一定条件下通入CO2进行电解，在阴极可制得低密度聚乙烯()。电解时，阴极的电极反应式是_________。

【答案】AD BC kPa-2（可不带单位）＜＞ 2nCO2+12ne－+12nH+=+4nH2O

【解析】

(1)A.对于反应CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)，根据反应过程中能量的变化图可得△H=正反应的活化能-逆反应的活化能=419 kJ·mol-1-510 kJ·mol-1= -91 kJ·mol-1，A项正确；

B.该反应正向是气体粒子数目减小的反应，属于熵减过程△S＜0，根据△G=△H-T△S，△G＜0可自发，需要低温环境才可以自发，B项错误；

C.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能，但是H只与反应始末状态有关，与反应途径无关，H故不变，C项错误；

D.b过程中第I阶段正反应活化能较高，故活化分子的百分含量较低，因此化学反应速率较慢，b过程的反应速率：第I阶段＜第Ⅱ阶段，D项正确。

故说法正确的选AD。

(2) ①A.对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，当v正(H2)=2v逆(CH3OH)时，反应到达平衡，2v正(H2)=v逆(CH3OH)，正逆反应各物质速率不成比例，未达到平衡，故A项错误；

B.反应物CO与生成物CH3OH的物质的量之比从开始反应逐渐减小，若保持不变可以说明达到平衡，B项正确；

C.混合气的平均相对分子质量数值上等于摩尔质量M=，因为质量守恒m不变，该反应正向是气体粒子数目较小方向，n会减小，M会增大，达到平衡之后M不变，故C项正确；

D.混合气体的密度=，m不变容器体积固定，则混合气体的密度是个定值，一直不变，不能做平衡的判定依据，D项错误；

故能作为判断该反应达到平衡标志的是BC；

②同温1L容器中，气体的物质的量与压强呈正比，初始加入2 mol CO和4 molH2，混合气体共6mol，起始压强为P0kPa，则起始氢气的分压P0kPa，反应10 min H2的物质的量为2mol，是原来氢气物质的量的一半，反应10 min H2的分压P0kPa，故10 min内H2的反应速率v(H2)== = kPa/min；反应10 min H2的物质的量为2mol，CO的物质的量为1mol，生成的甲醇为1mol，混合气体共4mol，那么H2的物质的量分数0.5，CO和甲醇的物质的量分数均为0.25。反应15min和反应10min数据一样，故10min已经达到平衡。由于气体的物质的量与压强呈正比，故==，得= kPa，则平衡时H2的分压P=0.5×= kPa，同理P= P=0.25×= kPa，该温度下平衡常数Kp=== kPa-2；

(3)根据CO的平衡转化率-T-P图分析，其他条件不变（观察甲或者乙），升高温度，CO的平衡转化率降低，根据平衡移动原理该可逆反应的正反应是放热的，则K值随温度升高而降低，由于甲和在在温度不变的时候平衡常数是相同的，故L、M两点容器内平衡常数：K(M)＜K(L)；向甲中加入1 mol CO和2 mol H2，向乙中加入2 mol CO和4 molH2，在相同转化率的情况下，平衡时刻乙的总物质的量等于甲总物质的量的2倍，由气体状态方程PV=nRT，温度越高气体的压强越大，故压强：p(M)＞2p(L)；

(4)通入CO2进行在硫酸电解质中电解，在阴极可制得低密度聚乙烯()，2nCO2→，碳元素化合价从+4降到-2，每个碳得6个电子，2nCO2共得12n个电子，则阴极的电极反应式是2nCO2+12ne－+12nH+=+4nH2O。

练习册系列答案

【题目】煤的综合利用是一个减少污染、提高燃料利用率的重要课题，其常用的方法包括煤的气化、液化以及转化为有机产品等。请回答下列问题：

（1）已知：I.C(s)、CO(g)、H2(g)的燃烧热依次为△H1=-393.5kJ·mol-1、△H2=-283.0kJ·mol-1、△H3=-285.8kJ·mol-1

II.H2O(l)=H2O(g)△H4=＋44.0kJ·mol-1

则煤气化主要反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的△H=___。

（2）现在一恒温的刚性容器中加入足量煤，并通入1mol水蒸气，发生反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，则下列指标能够说明已到达平衡状态的有___ (填标号)。

①气体的密度保持不变；②断裂2molH-O键的同时生成1molH-H键；③CO的体积分数保持不变；④气体的平均摩尔质量不变；⑤CO与H2的比例保持不变；⑥容器的压强保持不变。

（3）气化后，将水煤气CO与H2化合CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)可得到甲醇，最终实现煤的间接液化。已知在T℃时，其正反应速率为v正=k正·(CO)·c2(H2)，逆反应速率为v逆=k逆·c(CH3OH)，其中k为速率常数，其数值k正=97.5，k逆=39.0，则该温度下的平衡常数K=___；若在T℃下，向一体积为2L的刚性密闭体系中通入3molCO、2molH2和5molCH3OH，则此时证v正___v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。