Question

14．甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO₂ 加氢合成甲醇是合理利用CO₂的有效途径．由CO₂制备甲醇过程可能涉及反应如下：
反应Ⅰ：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H₁=+41.19kJ•mol^-1
反应Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
反应Ⅲ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃=-49.58kJ•mol^-1
回答下列问题：
（1）反应Ⅲ的△S＜（填“＜”、“=”或“＞”）0；反应Ⅱ的△H₂=-90.77 kJ•mol^-1．
（2）在恒压密闭容器中，充入一定量的H₂和CO₂（假定仅发生反应Ⅲ），实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO₂的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示．
反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是AD．
A．断裂3mol H-H键，同时断裂2mol H-O键      B．CH₃OH的浓度不再改变
C．容器中气体的平均摩尔质量不变                   D．容器中气体的压强不变．

Answer 1

分析 （1）反应中产物气体数和小于反应物气体系数和，据此判断反应熵变符号；根据盖斯定律确定所求反应和已知反应之间的关系，计算反应的焓变即可；
（2）反应达到平衡状态，各组分的浓度不随着时间的变化而变化，正逆反应速率相等，根据化学平衡状态的特征结合变量不变的状态是平衡状态来回答．

解答 解：（1）反应中产物气体数和小于反应物气体系数和，反应熵变小于零，
反应Ⅰ：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H₁=+41.19kJ•mol^-1，
反应Ⅲ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃=-49.58kJ•mol^-1，
反应Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂可以看成是Ⅲ-Ⅰ得到，所以反应焓变=-49.58kJ•mol^-1-41.19kJ•mol^-1=-90.77 kJ•mol^-1，
故答案为：＜；-90.77 kJ•mol^-1；
（2）A．断裂3molH-H键，同时有2molH-O键形成，只能说明反应正向进行，不能说明正逆反应速率相等，此时的状态不一定平衡，故A正确；
B．CH₃OH的浓度不再改变的状态是平衡状态的特征，故B错误；
C．容器中气体的平均摩尔质量等于质量和物质的量的比值，质量守恒，但是物质的量始终变化，所以当气体的平均摩尔质量不变的状态是平衡状态，故C错误；
D．容器中的反应是在恒压下进行的，当容器中气体的压强不变时，不一定是平衡状态，故D正确．
故选AD．

点评 本题涉及化学平衡的判断以及热化学方程式的焓变的计算等知识，注意盖斯定律的应用是关键，难度不大．