Question

为实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项课题是如何将CO₂转化为可利用资源。
（1）25℃，1.01×10⁵Pa时，16g液态甲醇（CH₃OH）完全燃烧，当恢复到原状态时，放出热量363.3kJ，该反应的热化学方程式为                                 。              
（2）目前，工业上常用CO₂来生产燃料甲醇。现进行如下实验：在体积为l L的密闭恒容容器中，充入l mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：
CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①该反应的平衡常数表达式K＝         ；
②从反应开始到平衡时，CH₃OH的平均反应速率v(CH₃OH)＝              （注明单位）；H₂的转化率＝            ；
③下列说法中，能说明上述反应达到平衡状态的是    
A．每消耗1mol CO₂的同时生成1mol CH₃OH          
B．CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O的物质的量的比为1∶3∶1∶1
C．容器中气体的压强不再改变
D．容器中气体的密度不再改变  
④下列措施中，能使上述平衡状态向正反应方向移动的是     
A．升高温度                    B．将CH₃OH(g)从体系中分离
C．使用高效催化剂              D．恒温恒容再充入1 molCO₂和3 mol H₂

Answer 1

（1）CH₃OH(l)+O ₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=－726.6kJ/mol  ( 3分）
（其中化学方程式完全正确 给2分、 △H=－726.6 J/mol 给1分）
（2）①  ( 2分）
②0.075 mol·(L·min)^－1 ( 2分，计算结果1分、单位1分）；75% (2分）
③C (3分） ④  BD (4分，全对得4分,选一个对得2分，其它错误不得分）

试题分析：（1）由m/M可知，n(CH₃OH)=1/2mol，则1/2 CH₃OH (l)+3/4O₂(g)==1/2CO₂(g)+H₂O(l)  △H=—363.3kJ/mol，系数加倍可得，CH₃OH(l)+O ₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=－726.6kJ/mol；（2）①K=；②读图可知，v(CH₃OH)==0.075mol?L^—1?min^—1；由于v(H₂)="3" v(CH₃OH)= 0.225mol?L^—1?min^—1，则△n(H₂)= 0.225mol?L^—1?min^—1×10min×1L=2.25mol，H₂的转化率=2.25/3×100%=75%；③均为正反应速率，故A错；不能说明各组分的物质的量保持不变，故B错；能说明各组分的物质的量保持不变，故C正确；由于各组分都是气体且恒容，则混合气体的密度始终不变，故D错；④正反应放热，升高温度平衡左移，故A错；减小生成物浓度，平衡右移，故B正确；催化剂不能使平衡移动，故C错；相当于增大压强，正反应气体体积减小，则平衡右移，故D正确。