Question

目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为2L的密闭容器中，充入2molCO₂和6molH₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1

（1）从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v（CO₂）=

 

mol/（L?S）．
（2）下列措施中能使CO₂的转化率增大的是（填写字母代号）

 

．
A．加入催化剂
B．升高温度
C．恒容充入He（g），使体系压强增大
D．再充入1molCO₂和3molH₂
（3）下列说法正确的是（填字母代号）

 

．
A．反应进行到3S时达到平衡
B．只有平衡时有v（CO₂）/v（H₂）=1：3
C．反应进行到3S时浓度关系为c（CH₃OH）=c（CO₂）
D．2molCO₂和6molH₂反应达到平衡时放热73.5kJ
（4）高甲醇分子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）；△H=+49.0kJ?mol^-1
②CH₃OH（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）；△H=-192.9kJ?mol^-1
下列说法正确的是

 

．
A．CH₃OH的燃烧热为192.9kJ?mol^-1
B．CH₃OH转变成H₂的过程一定要吸收能量
C．反应②中的能量变化如图2
D．根据②推知反应：
CH₃OH（1）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）的△H＜-192.9kJ?mol^-1．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,反应热和焓变,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据反应速率v=

△c

△t

来计算；
（2）根据影响化学平衡移动的因素判断；
（3）根据化学平衡特征判断；
（4）利用盖斯定律，判断各选项．

解答： 解：（1）从反应开始到平衡，CO₂的平均速率v（CO₂）=

△c

△t

=

(1-0.25)mol/L

10s

=0.075mol/（L?s），故答案为：0.075；
（2）A、催化剂不影响化学平衡的移动，CO₂转化率不变，故A错误；
B、△H＜0，正反应方向放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO₂转化率降低，故B错误；
C、恒容充入He（g），化学平衡不移动，CO₂转化率不变，故C错误；
D、再充入1molCO₂和3molH₂，体系压强增大，由于正反应方向，为气体体积减小的方向，化学平衡向正反应方向移动，CO₂转化率增大，故D正确；
故选D；
（3）A．反应进行到10s时达到平衡，故A错误；
B．不是化学平衡状态也有可能v（CO₂）/v（H₂）=1：3，故B错误；
C．反应进行到3S时图1中两条曲线相交，即c（CH₃OH）=c（CO₂），故C正确；
D．根据CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1可知：1molCO₂（完全转化时，放出49.0kJ热量，根据图1可知，CO₂转化了（1mol/L-0.25mol/L）×2L=1.5mol，则放出1.5mol×（-49.0kJ?mol^-1）=73.5kJ，故D正确；
故选CD；
（4）A、反应②甲醇反应生成二氧化碳和氢气的焓变是-192.9kJ/mol；而1 mol CH₃OH充分燃烧生成二氧化碳和水放出的热量大于192.9 kJ，即燃烧热大于192.9kJ?mol^-1，故A错误；
B、CH₃OH转变成H₂的过程按照反应①是吸热反应，按照②反应是放热反应，所以不一定要吸收能量，故B错误；
C、图中表示的是放热反应，而反应②是放热反应，符合题意，故C正确；
D、CH₃OH（l）燃烧放出热量小于192.9kJ，由于反应放热，△H＜0，故CH₃OH（1）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）的△H＞-192.9kJ?mol^-1，故D错误；故选C．

点评：考查方程式书写、反应速率计算、平衡状态特征等，难度不大；解化学平衡图象题要注意“四看”：一看点：看起点、交点、拐点等；二看线：看线的走向和变化趋势：三看面：看清横坐标和纵坐标表示的物理量；四看要不要作辅助线：看是否需要作等温线或等压线．