Question

【題目】甲醇是重要的綠色能源之一，目前科學(xué)家用水煤氣(CO+H2)合成甲醇，其反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-128.1kJ·mol-1

回答下列問題：

（1）該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，為使化學(xué)反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率都同時(shí)提高的措施有_____。

A、升高溫度 B、增大壓強(qiáng) C、充入氫氣 D、分離出甲醇

（2）恒溫恒容條件能說明該可逆反應(yīng)達(dá)平衡的是_________；

A．2v正（H2）＝v逆（CH3OH）

B．n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）＝1:2:1

C．混合氣體的密度不變

D．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

（3）若上述可逆反應(yīng)在恒溫恒容的密閉容器進(jìn)行，起始時(shí)間向該容器中充入1molCO(g)和2molH2(g)。實(shí)驗(yàn)測得H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的變化如圖所示。

①該反應(yīng)的△S____0，圖中的T1___T2（填“＜”“＞”或“＝”）

②T1下到達(dá)平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為2L，此時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______，若達(dá)到平衡狀態(tài)B時(shí)，則容器的體積V(B)＝______L。

（4） CO燃燒的熱化學(xué)方程式：CO（g）+ 1/2 O2（g）═CO2（g）△H= —283.0kJmol-1

H2（g）+1/2 O2（g）═H2O（l）△H= —285.8 kJmol-1

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（l）△H= —128.1KJmol-1

則CH3OH(g)燃燒熱的熱化學(xué)方程式是為___________。

Answer 1

【答案】BC D ＜ ＜ 4 0.4 CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l） △H=-726.5 kJmol-1

【解析】

（1）該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)；

（2）反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)濃度或百分含量保持不變；

（3）①該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，是熵減的反應(yīng)，溫度減小有利于反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高；

②依據(jù)題給數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算可得；

（4）依據(jù)蓋斯定律計(jì)算可得。

（1）該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，為了使化學(xué)反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率同時(shí)提高，根據(jù)勒夏特列原理可知采取的措施為增大壓強(qiáng)、增加氫氣的物質(zhì)的量，故答案為：BC；

（2）A、依據(jù)化學(xué)方程式可知能判定化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的速率關(guān)系應(yīng)為v正（H2）=2v逆（CH3OH），故錯(cuò)誤；

B、當(dāng)反應(yīng)物按照化學(xué)計(jì)量比1：2反應(yīng)，到達(dá)平衡時(shí)，各組分的物質(zhì)的量之比需視具體的轉(zhuǎn)化率而定，n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）=1：2：1不可作為判據(jù)，故錯(cuò)誤；

C、根據(jù)質(zhì)量守恒定律，m混是不變的，在恒溫恒容密閉體系中，整個(gè)反應(yīng)過程混合氣體的密度是不變的，不可作為判據(jù)，故錯(cuò)誤；

D、根據(jù)質(zhì)量守恒定律，m混是不變的，由于化學(xué)反應(yīng)前后，氣體的物質(zhì)的量在改變，則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量隨著反應(yīng)的進(jìn)行將發(fā)生改變，直到反應(yīng)達(dá)到平衡才不會(huì)變化，故正確；

D正確，故答案為：D；

（3）①該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，隨著該反應(yīng)的進(jìn)行，體系總壓強(qiáng)減小，氣體分子數(shù)減小，是熵減的反應(yīng)，即體系的混亂度減小，故△S＜0；控制壓強(qiáng)不變，發(fā)現(xiàn)T1溫度下的H2轉(zhuǎn)化率更高，結(jié)合反應(yīng)是放熱的反應(yīng)（△H＜0）可知，溫度減小有利于反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，故T1＜T2，故答案為：＜；＜；

②T1下達(dá)平衡狀態(tài)A時(shí)，根據(jù)圖象可知，此時(shí)體系壓強(qiáng)為p1，H2轉(zhuǎn)化率為0.5，已知容器的體積為2L，則平衡時(shí)，氫氣轉(zhuǎn)化了△n（H2）=2mol×0.5=1mol，則CO轉(zhuǎn)化了△n（CO）=0.5mol，生成了CH3OH為△n（CH3OH）=0.5mol，已知容器的體積為2L，則平衡時(shí)c（H2）為=0.5mol/L, c（CO）為=0.25mol/L，c（CH3OH）為=0.25mol/L，平衡常數(shù)K===4; 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B時(shí)，根據(jù)圖象，此時(shí)壓強(qiáng)為p2，氫氣的轉(zhuǎn)化率為0.8，此時(shí)氫氣轉(zhuǎn)化了△n（H2）=2mol×0.8=1.6mol，根據(jù)反應(yīng)方程式，CO轉(zhuǎn)化了△n（CO）=0.8mol，生成了CH3OH為△n（CH3OH）=0.8mol，設(shè)此時(shí)容器體積為VL，則平衡時(shí)c（CO）為= mol/L，c（H2）為=mol/L，c（CH3OH）為mol/L，溫度不變，平衡常數(shù)不變則K===4，解得V（B）=0.4L，故答案為：4；0.4；

（4）CH3OH（g）的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H，將已知方程式依次編號為①②③，由蓋斯定律①+②×2—③得CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l），則△H=（—283.0kJmol-1）+（—285.8 kJmol-1）×2—（—128.1kJmol-1）=-726.5 kJmol-1，故答案為：CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+2H2O（l） △H=-726.5 kJmol-1。