题目内容
能问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能，具有开发和应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义．
（1）用CO合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；在容积为1L．的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图1所示．
则该正反应的△H 0（填“＜”、“＞”或“=”），判断的理由是 ．
（2）利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为：CO2+3H2
CH3OH+H2O．
①常温常压下已知下列反应的能量变化如图2所示：由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为 ．
②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图3所示．从反应开始到平衡，v（H2）= ；该温度下的平衡常数数值K= ．能使平衡体系中
增大的措施有 （任写一条）．
（3）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种．
①甲醇蒸汽重整法．主要反应为；CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）；设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol CH3OH（g），体系压强为P1，在一定条件下达到平衡时，体系压强为P2，且
=2.2，则该条件下CH3OH的平衡转化率为 ．
②甲醇部分氧化法．在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图5所示．则当
=0.25时．CH3OH与O2发生的主要反应方程式为 ．在制备H2：时最好控制
= ．
（1）用CO合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；在容积为1L．的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图1所示．
则该正反应的△H
（2）利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为：CO2+3H2
| 催化剂 |
①常温常压下已知下列反应的能量变化如图2所示：由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为
②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图3所示．从反应开始到平衡，v（H2）=
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
（3）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种．
①甲醇蒸汽重整法．主要反应为；CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）；设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol CH3OH（g），体系压强为P1，在一定条件下达到平衡时，体系压强为P2，且
| P2 |
| P1 |
②甲醇部分氧化法．在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图5所示．则当
| n(O2) |
| n(CH3OH) |
| n(O2) |
| n(CH3OH) |
考点：化学平衡常数的含义,反应热和焓变,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）根据图1所示，温度升高，甲醇的物质的量减小，平衡逆向移动，则正反应放热；
（2）①依据图2、3中热化学方程式结合盖斯定律计算得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式；
②由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，根据v=
计算v（CH3OH），依据v（H2）=3v（CH3OH）；用三段式法求出各物质的平衡浓度，然后求出平衡常数；要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动，可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O（g）从体系中分离；
（3）①根据恒容条件下压强之比等于物质的量之比求出甲醇的转化量，然后再求转化率；
②根据图象可知，当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛；在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5时氢气生成最多．
（2）①依据图2、3中热化学方程式结合盖斯定律计算得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式；
②由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，根据v=
| △c |
| t |
（3）①根据恒容条件下压强之比等于物质的量之比求出甲醇的转化量，然后再求转化率；
②根据图象可知，当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛；在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5时氢气生成最多．
解答：
解：（1）用CO合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），根据图1所示，温度升高，甲醇的物质的量减小，平衡逆向移动，则正反应放热．
则该正反应的△H＜0，
故答案为：＜；判断的理由是温度升高，甲醇的物质的量减小，平衡逆向移动则正反应放热；
（2）①图2、3中热化学方程式①CO（g）+H2O（l）=CO2（g）+H2（g）△H=-41KJ/mol；
②CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）△H=-（510-419）KJ/mol=-91KJ/mol；
由盖斯定律②-①得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol，
故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol；
②10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v（CH3OH）=
=0.075mol/（L?min），
v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
起始浓度 1 3 0 0
转化浓度 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度 0.25 0.75 0.75 0.75
则该反应的平衡常数k=c（CH3OH）c（H2O）/c（CO2）c3（H2）=
≈5.3；
要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动，可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O（g）从体系中分离；
故答案为：0.225 mol/（L．min）；5.3；降温、加压或增大氢气的量或将H2O（g）从体系中分离；
（3）①反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）
n起始 0.6 0 0
n转化 x x 2x
n平衡 0.6-x x 2x
=
=2.2
x=0.36mol
则该条件下CH3OH的平衡转化率为
×100%=60%，
故答案为：60%；
②根据图象可知，当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，反应的方程式为：2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O；依据图象分析，在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5时氢气生成最多，
故答案为：2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O；0.5．
则该正反应的△H＜0，
故答案为：＜；判断的理由是温度升高，甲醇的物质的量减小，平衡逆向移动则正反应放热；
（2）①图2、3中热化学方程式①CO（g）+H2O（l）=CO2（g）+H2（g）△H=-41KJ/mol；
②CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）△H=-（510-419）KJ/mol=-91KJ/mol；
由盖斯定律②-①得到二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol，
故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol；
②10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v（CH3OH）=
| 0.75mol/L |
| 10min |
v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
起始浓度 1 3 0 0
转化浓度 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡浓度 0.25 0.75 0.75 0.75
则该反应的平衡常数k=c（CH3OH）c（H2O）/c（CO2）c3（H2）=
| 16 |
| 3 |
要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动，可以降温、加压或增大氢气的量或将H2O（g）从体系中分离；
故答案为：0.225 mol/（L．min）；5.3；降温、加压或增大氢气的量或将H2O（g）从体系中分离；
（3）①反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）
n起始 0.6 0 0
n转化 x x 2x
n平衡 0.6-x x 2x
| P2 |
| P1 |
| 0.6+2x |
| 0.6 |
x=0.36mol
则该条件下CH3OH的平衡转化率为
| 0.36 |
| 0.6 |
故答案为：60%；
②根据图象可知，当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，反应的方程式为：2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O；依据图象分析，在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5时氢气生成最多，
故答案为：2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O；0.5．
点评：本题考查了热化学方程式书写，化学平衡常数、移动、转化率、反应速率等问题，要注意图象正确分析，题目难度中等．
练习册系列答案
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下列粒子不具有氧化性的是（ ）
| A、Cl2 |
| B、H+ |
| C、Mg |
| D、CO2 |
下列离子方程式书写正确的是（ ）
| A、碳酸钙溶于醋酸：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O |
| B、标准状况下将112ml氯气通入6ml 1mol/L的碘化亚铁溶液中3Cl2+2Fe2++4I-=6Cl-+2Fe3++2I2 |
| C、漂白粉溶液中通入少量SO2：Ca2++2ClO-+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClO |
| D、向澄清石灰水中加入过量碳酸氢钠溶液Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+2H2O+CO32- |
③
如图是某加钙食盐包装标签上的部分文字，请回答．
要准确掌握化学用语及常用计量方法．按要求回答下列问题：已知七种短周期元素a～g的有关信息如下表所示：
下列推断不正确的是（ ）
| 元素编号 | a | b | c | d | e | f | g |
| 原子半径/nm | 0.037 | 0.074 | 0.082 | 0.102 | 0.143 | 0.152 | 0.186 |
| 最高化合价或最低化合价 | +1 | -2 | +3 | -2 | +3 | +1 | +1 |
| A、氢化物稳定性的强弱：b＞d |
| B、金属性的强弱：f＜g |
| C、元素e的氧化物只能与酸反应 |
| D、元素a与元素d形成的化合物属于共价化合物 |