Question

【題目】已知25℃、101kPa時，一些物質(zhì)的燃燒熱為，回答下列問題：

化學(xué)式	CO(g)	H2(g)	CH3OH(l)	CH4(g)
△H/(kJ·mol-l)	-283.0	-285.8	-726.5	-890.3

（1）寫出該條件下CH3OH(l)完全燃燒的熱化學(xué)方程式：_____________________________。

（2）根據(jù)蓋斯定律完成下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)△H=__________。

（3）工業(yè)上利用水煤氣合成甲醇的主要反應(yīng)可表示為CO(g)+H2(g) CH3OH(g)△H=-45.4kJ·mol-1。向容積為1L的密閉容器中加入0.10molH2和0.05molCO，在一定溫度下發(fā)生上述反應(yīng)，10min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測得放出熱量3.632kJ。

①相同溫度條件下，上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=___________。

②若容器容積不變，下列措施可增加CH3OH產(chǎn)率的是___________ (填標(biāo)號)。

a．升高溫度

b．將CH3OH(g)從體系中分離

c．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

d．再充入0.10molH2和0.05molCO

e．加入催化劑

③反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡將___________(填“逆向”“正向”或“不”)移動，化學(xué)平衡常數(shù)K___________(填“增大”“減小”或“不變”)。

④溫度、容積相同的甲、乙兩個密閉容器，若甲中加入1molCO和2molH2，乙中加入lmolCH3OH(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡時甲放出的熱量為Q1kJ，乙吸收的熱量為Q2kJ，甲中CO的轉(zhuǎn)化率為a1，乙中CH3OH的轉(zhuǎn)化率為a2，則Q1+Q2=___________，a1+a2=___________。

Answer 1

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

【解析】試題分析：本題考查熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的計算和影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素，外界條件對化學(xué)平衡的影響，等效平衡的應(yīng)用。

（1）根據(jù)燃燒熱的概念，CH3OH（l）完全燃燒生成CO2（g）和H2O（l），CH3OH（l）完全燃燒的熱化學(xué)方程式為CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-726.5kJ/mol。

（2）根據(jù)燃燒熱可寫出熱化學(xué)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）

應(yīng)用蓋斯定律，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的熱量，放出3.632kJ熱量消耗H2物質(zhì)的量為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（轉(zhuǎn)化）（mol/L）0.04 0.08 0.04

c（平衡）（mol/L）0.01 0.02 0.04

反應(yīng)的平衡常數(shù)K=/（0.02）=100。

②a項，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，CH3OH產(chǎn)率減小；b項，將CH3OH（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方向移動，CH3H產(chǎn)率增加；c項，充入He，由于容器容積不變，各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，CH3OH產(chǎn)率不變；d項，再充入0.10molH2和0.05molCO，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，CH3OH產(chǎn)率增加；e項，加入催化劑，平衡不移動，CH3OH產(chǎn)率不變；能增加CH3OH產(chǎn)率的是b、d，答案選bd。

③該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，把容器的體積縮小一半，即增大壓強(qiáng)，平衡將正向移動。化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)K不變。

④甲從正反應(yīng)開始建立平衡，乙從逆反應(yīng)開始建立平衡；恒溫恒容容器中，將乙容器中起始1molCH3OH（g）采用極限法“一邊倒”換算后，CO、H2、CH3OH依次為1mol、2mol、0，與甲容器中起始物質(zhì)的量對應(yīng)相等，則甲、乙達(dá)到平衡時為完全全等的等效平衡，根據(jù)等效平衡的規(guī)律知，Q1+Q2=90.8，a1+a2=1。