Question

【题目】甲醇（CH3OH）是重要的溶剂和替代燃料，工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为: CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH

（1）T℃时，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入2molCO和4molH2，一定条件下发生上述反应，测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图一所示。

①反应2min到5min，用氢气表示的平均反应速率v（H2）＝___________。

②下列说法正确的是______________（填字母序号）。

A．达到平衡时，CO的转化率为50%

B．5min后容器中压强不再改变

C．达到平衡后，再充入氩气，反应速率增大

D．2min前v（正）＞v（逆），2min后v（正）＜v（逆）

E．加入催化剂可以加快化学反应速率，同时提高 CO和H2平衡的转化率

③下列叙述可以说明该反应在该条件下已经达到化学平衡的是：______（填字母序号）。

A.混合气体密度不发生改变 B.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变

C.v(CO)正=2v(H2)逆D.n(CO)与n（H2）的比值不变

（2）某温度下，在一容积可变的恒压密闭容器中分别充入1molCO和1.2molH2，达到平衡时容器体积为2L，且含有0.5molCH3OH（g），则该反应平衡常数的值为_______，此时向容器中再通入0．3molCO和0.3molCH3OH（g），则此平衡将______________移动。（填“向正反应方向”、“不”或“向逆反应方向”）

（3）若压强、投料比x=n（CO）/n（H2）对反应的影响如图二所示，则图中曲线所示的压强关系：p1_____p2（填“＝”“＞”或“＜”）。

（4）工业上另一种合成甲醇的方法是利用CO2和H2，己知：CH3OH、H2的燃烧热（ΔH）分别为－726．9kJ/mol、－285．8kJ/mol，则常温下CO2和H2反应生成CH3OH(l)和H2O(l)的热化学方程式______________________________________________。

Answer 1

【答案】1/3mol/(Lmin) B B 100 向逆反应方向 < CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol

【解析】

（1）① 反应2min到5min，甲醇的浓度变化量为1.5-1=0.5mol/L，v（CH3OH）=0.5/(5-2)=1/6 mol/(Lmin)，根据速率之比和系数成正比关系可知，v（H2）＝2 v（CH3OH）=1/3mol/(Lmin)；综上所述，本题答案是：1/3mol/(Lmin)。

②A．结合三段式可知：设CO的消耗量为xmol，

CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g）

起始量 2 4 0

变化量 x 2x x

平衡量 2-x 4-2x x

根据图像可知：2-x=0.5，x=1.5 mol；达到平衡时，CO的转化率为1.5/2×100%=75% ,错误；

B．5min后反应达到平衡，该反应是一个气体体积减小的反应，当容器中压强不再改变时，反应达到平衡状态，正确；

C．恒温恒容条件下，达到平衡后,再充入氩气,总压增大分压不变,速率不变,错误；
D．2min前后，反应未达到平衡状态,反应正向进行,v(正)(逆),故D错误；
E．加入催化剂可以加快化学反应速率，但是平衡不移动，不能提高 CO和H2平衡的转化率，错误；

综上所述，本题选B。

③A.反应前后混合气体的质量不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度不发生改变 ，恒为定值，不能判定反应达到平衡状态，错误；

B. 反应前后混合气体的质量不变，反应向右混合气体的总量减小，因此混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时，反应达到平衡状态，正确；

C. 正逆反应的速率比等于系数比一定达到平衡状态，所以v(CO)正=2v(H2)逆不一定平衡，错误；

D. 根据（A）可知n(CO)：n(H2)=(2-x)：(4-2x)=1:2，所以n(CO)与n(H2)比值是定量，定量不变不一定平衡，错误；

综上所述，本题选B。

（2） CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

开始 1 1.2 0

转化 0.5 1 0.5

平衡 0.5 0.2 0.5

平衡时各物质浓度为：c(CO)=0.5/2=0.25mol/L c(H2)= 0.2/2=0.1 mol/L, c(CH3OH )=0.5/2=0.25mol/L, 则该反应平衡常数的值为0.25/(0.25×0.12)=100；此时向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，容器的体积变为1.8×2/1.2=3L，Q=(0.8/3)/[(0.8/3)×(0.2/3)2]>100，所以此平衡将逆向移动；综上所述，本题答案是：100，向逆反应方向。

（3）增大压强平衡正向移动，氢气的百分含量降低，所以p1<p2；综上所述，本题答案是：＜。

（4）CH3OH、H2的燃烧热(△H)分別为-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol，则①CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH=--726.9kJ/mol；②H2(g)+1/2 O2(g)= H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol，根据盖斯定律②×3-① ，得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol；综上所述，本题答案是：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol。