题目内容

【题目】已知25℃、101kPa时,一些物质的燃烧热为,回答下列问题:

化学式

CO(g)

H2(g)

CH3OH(l)

CH4(g)

△H/(kJ·mol-l)

-283.0

-285.8

-726.5

-890.3

(1)写出该条件下CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式:_____________________________。

(2)根据盖斯定律完成下列反应的热化学方程式:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)△H=__________。

(3)工业上利用水煤气合成甲醇的主要反应可表示为CO(g)+H2(g) CH3OH(g)△H=-45.4kJ·mol-1。向容积为1L的密闭容器中加入0.10molH2和0.05molCO,在一定温度下发生上述反应,10min后反应达到平衡状态,测得放出热量3.632kJ。

①相同温度条件下,上述反应的化学平衡常数K=___________。

②若容器容积不变,下列措施可增加CH3OH产率的是___________ (填标号)。

a.升高温度

b.将CH3OH(g)从体系中分离

c.充入He,使体系总压强增大

d.再充入0.10molH2和0.05molCO

e.加入催化剂

③反应达到平衡后,保持其他条件不变,若只把容器的体积缩小一半,平衡将___________(填“逆向”“正向”或“不”)移动,化学平衡常数K___________(填“增大”“减小”或“不变”)。

④温度、容积相同的甲、乙两个密闭容器,若甲中加入1molCO和2molH2,乙中加入lmolCH3OH(g),反应达到平衡时甲放出的热量为Q1kJ,乙吸收的热量为Q2kJ,甲中CO的转化率为a1,乙中CH3OH的转化率为a2,则Q1+Q2=___________,a1+a2=___________。

【答案】 CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5kJ·mol-l -128.1kJ·mol-1 100 bd 正向 不变 90.8 1

【解析】试题分析:本题考查热化学方程式的书写,盖斯定律的应用,化学平衡常数的计算和影响化学平衡常数的因素,外界条件对化学平衡的影响,等效平衡的应用。

(1)根据燃烧热的概念,CH3OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.5kJ/mol。

(2)根据燃烧热可写出热化学方程式,

CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0kJ/mol(①式)

H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ/mol(②式)

CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-726.5kJ/mol(③式)

应用盖斯定律,①式+②式2-③式得CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)ΔH=(-283.0kJ/mol)+(-285.8kJ/mol)2-(-726.5kJ/mol)=-128.1kJ/mol。

(3)①由方程式知消耗1molH2放出45.4kJ的热量,放出3.632kJ热量消耗H2物质的量为3.632kJ45.4kJ/mol=0.08mol,用三段式

CO(g)+H2(g) CH3OH(g)

c(起始)(mol/L)0.05 0.10 0

c(转化)(mol/L)0.04 0.08 0.04

c(平衡)(mol/L)0.01 0.02 0.04

反应的平衡常数K=/(0.02)=100。

②a项,升高温度,平衡向逆反应方向移动,CH3OH产率减小;b项,将CH3OH(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,CH3OH产率增加;c项,充入He,由于容器容积不变,各物质的浓度不变,平衡不移动,CH3OH产率不变;d项,再充入0.10molH2和0.05molCO,相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,CH3OH产率增加;e项,加入催化剂,平衡不移动,CH3OH产率不变;能增加CH3OH产率的是b、d,答案选bd。

③该反应的正反应为气体分子数减小的反应,把容器的体积缩小一半,即增大压强,平衡将正向移动。化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数K不变。

④甲从正反应开始建立平衡,乙从逆反应开始建立平衡;恒温恒容容器中,将乙容器中起始1molCH3OH(g)采用极限法“一边倒”换算后,CO、H2、CH3OH依次为1mol、2mol、0,与甲容器中起始物质的量对应相等,则甲、乙达到平衡时为完全全等的等效平衡,根据等效平衡的规律知,Q1+Q2=90.8,a1+a2=1。

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