Question

【题目】二氧化碳是用途非常广泛的化工基础原料，回答下列问题：

（1）工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。

已知：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(l) +H2O(l) H= -130kJmol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-572kJmol-1

CH3OH(1)的燃烧热H=________kJmol-1。

（2）在催化剂作用下，CO2和CH4可直接转化为乙酸：CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(g) H＞0，在不同温度下乙酸的生成速率变化如图所示。

①当温度在250°C-300°C范围时，乙酸的生成速率减慢的主要原因是___________。

②欲使乙酸的平衡产率提高，应采取的措施是__________（任写一条措施即可）。

（3）一定条件下，在密闭容器中发生反应，2CO(g) C(s)+CO2(g).

①下列能说明该反应达到平衡的是______________。

A 容器内混合物的质量不变

B CO和CO2的物质的量之比不再变化

C 混合气体的平均摩尔质量不再变化

D 生成amo1CO2的同时消耗2amol.CO

②向某恒容容器中通入一定量的CO发生上述反应，在不同温度下CO2的物质的量浓度c (CO2)随温度的变化如上图所示，则该反应为________（填“放热”或“吸热”）反应。

③向容积可变的某恒压容器中通入amolCO，T°C时反应经过10min达平衡，CO的体积分数为75%。CO的平衡转化率为________。在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物成生成物的物质的量变化来表示，则0-10min内平均反应速率v（CO2）=________。

Answer 1

【答案】728 催化剂活性降低(或催化剂中毒等) 升高温度或增大压强等 BC 放热 40% 0.02a molmin1

【解析】

（1）根据已知方程式构建目标方程式，根据盖斯定律计算CH3OH的燃烧热；

（2）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低；

②欲使乙酸的平衡产率提高，应该使平衡正向移动；

（3）①根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；

②向某恒容容器中通入一定量的CO发生上述反应2CO(g)C(s)+CO2(g)，温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，随着温度的升高生成CO2量逐渐增多，但温度高于T3后，随着温度升高，c(CO2)又逐渐减小，则平衡逆向移动；

③根据三段式进行计算CO的平衡转化率；根据反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示信息进行计算010min内平均反应速率。

（1）已知：① CO2(g) +3H2(g) CH3OH(l) +H2O(l) H= -130kJmol-1；

② 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-572kJmol-1；根据盖斯定律，将②×①得：CH3OH(l)+O2(g)=2H2O(l)+CO2(g) ，则△H=(572kJ/mol×)(130kJ/mol)=728kJ/mol，故CH3OH的燃烧热 △H=728kJ/mol；
故答案为：728；
（2）①催化剂的活性与温度有关，当温度在250℃300℃范围时，乙酸的生成速率减慢的主要原因是催化剂活性较低(或催化剂中毒等)；
故答案为：催化剂活性降低(或催化剂中毒等)；
②欲使乙酸的平衡产率提高，应该使平衡正向移动，因为正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙酸的平衡产率提高；增大压强，平衡正向移动，乙酸的平衡产率提高；
故答案为：升高温度或增大压强等；
（3）①该反应2CO(g)C(s)+CO2(g)为反应前后气体体积变化的反应，

A. 反应前后混合物的质量始终不变，则容器内混合物的质量不变，不能作为判断平衡的依据，故A错误；
B. 随着反应的进行，CO的物质的量逐渐减小，CO2的物质的量逐渐增大，则CO和CO2的物质的量之比逐渐减小，则当CO和CO2的物质的量之比不再变化时，说明CO和CO2的量不再改变，即各物质的浓度、百分含量不变，能判断达到平衡状态，故B正确；
C. 混合气体为一氧化碳与二氧化碳的混合气体，则平衡正向进行时，混合气体的平均摩尔质量越接近于二氧化碳的摩尔质量，平均摩尔质量为变化的量，当混合气体的平均摩尔质量不再变化时，能判断达到平衡状态，故C正确；
D. 生成a molCO2的同时消耗2a mol.CO，二者均表示正反应速率，不能说明正逆反应速率相等，则不能作为判断平衡的依据，故D错误；
故答案为：BC；
②向某恒容容器中通入一定量的CO发生上述反应2CO(g)C(s)+CO2(g)，温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，随着温度的升高生成CO2量逐渐增多，但温度高于T3后，随着温度升高，c(CO2)又逐渐减小，则平衡逆向移动，说明正反应方向为放热反应；
故答案为；放热；
③向容积可变的某恒压容器中通入amolCO，T°C时反应经过10min达平衡，CO的体积分数为75%.CO的平衡转化率为，可列三段式：

2CO(g)C(s)+CO2

开始（mol）：a 0 0

变化（mol）：2x x x
平衡（mol）：a-2x x x
达平衡时，CO的体积分数为75%，所以，解得x=0.2a，则CO的平衡转化率=；
在容积改变的条件下，反应速率可用单位时间内反应物或生成物的物质的量变化来表示，则010min内平均反应速率；

故答案为：40%；0.02a molmin1。