Question

【题目】工业上已经实现CO2与H2反应合成甲醇。在一恒温、恒容密闭容器中充入2mol CO2和6 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。请回答：

（1）写出该反应的平衡常数表达式_____________________。

（2）达到平衡状态的时刻是__________min(填“3”或“10”)。

（3）在前10min内，用CO2浓度的变化表示的反应速率(CO2)=_________mol/(L·min)。

（4）10min时体系的压强与开始时压强之比为____________。

（5）该温度下，反应的化学平衡常数数值是____________。

（6）已知：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= -90.1kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.1kJ·mol-1，则CO2与H2反应合成CH3OH(g)的热化学方程式为_______________，反应在10 min内所放出的热量为_____kJ。

Answer 1

【答案】c（CH3OH）×c（H2O）/[ c（CO2）×c3（H2）] 10 0.075 16：13 0.67 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol 73.5

【解析】

根据图像可知，反应在10min时达到平衡，c（CO2）初始时为1mol/L，平衡时为0.25mol/L；c（CH3OH）平衡时为0.75mol/L；初始加入2mol CO2，则容器的体积为2L；则c（H2）初始时为3mol/L，平衡时为1.5mol/L。

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初始：1 3 0 0

反应：0.75 1.5 0.75 0.75

平衡：0.25 1.5 0.75 0.75

（1）K=

（2）反应在10min时各物质的浓度不再改变，达到平衡；

（3）在前10min内，(CO2)=c/t==0.075mol/（Lmin）；

（4）恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，压强之比=8：6.5=16：13；

（5）K= = =0.67；

（6）根据盖斯定律可知，①-②可得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol；10min时，CO2反应1.5mol，释放49×1.5=73.5kJ。