Question

【題目】甲醇(CH3OH)重要的溶劑和替代燃料，工業(yè)上用CO和H2在一定條件下制備CH3OH的反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H

（1）T℃時(shí)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入2molCO和4molH2，一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖一所示。

①反應(yīng)2min到5min,用氫氣表示的平均反應(yīng)速率v(H2)=_____________。

②下列說(shuō)法正確的是_____________(填字母序號(hào))。

A．達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為50%

B．5min后容器中壓強(qiáng)不再改變

C．達(dá)到平衡后，再充入氬氣，反應(yīng)速率增大

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)<v(逆)

E．加入催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，同時(shí)提高CO和H2平衡的轉(zhuǎn)化率

③下列敘述可以說(shuō)明該反應(yīng)在該條件下已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是__________(填字母序號(hào))。

A．混合氣體密度不發(fā)生改變 B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生改變

C．v(CO)正=2v(H2)逆 D．n(CO)與n(H2)的比值不變

（2）某溫度下，在一容積可變的恒壓密閉容器中分別充入1molCO和1.2molH2，達(dá)到平衡時(shí)容器體積為2L，且含有0.5molCH3OH(g)，則該反應(yīng)平衡常數(shù)的值為_______，此時(shí)向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，則此平衡將______________(填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“向逆反應(yīng)方向”)移動(dòng)。

（3）若壓強(qiáng)、投料比x=n(CO)/n(H2)對(duì)反應(yīng)的影響如圖二所示，則圖中曲線所示的壓強(qiáng)關(guān)系：p1_____p2(填“=”“>”或“<”)。

（4）工業(yè)上另一種合成甲醇的方法是利用CO2和H2，已知：CH3OH、H2的燃燒熱(△H)分別為-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol,則常溫下CO2和H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O的熱化學(xué)方程式是__________________________。

Answer 1

【答案】 0.33mol·L-1·min-1（或者1/3mol·L-1·min-1） B B 100 向逆反應(yīng)方向 ＜ CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol

【解析】試題分析：（1）①根據(jù) 計(jì)算v(H2)；②CO的轉(zhuǎn)化率= ；根據(jù)圖像5min后容器中氣體物質(zhì)的量不再改變；恒容密閉容器中達(dá)到平衡后，再充入氬氣，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變；2min前后，反應(yīng)都正向進(jìn)行；催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)；③根據(jù)平衡標(biāo)志分析；（2）利用“三段式”計(jì)算平衡常數(shù)，根據(jù)與K的關(guān)系判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。（3）增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，氫氣的百分含量降低；（4）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算CO2和H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O的焓變。

解析：（1）①反應(yīng)2min到5min，CO的濃度變化是0.5mol/L，H2的變化量是1mol/L， 0.33mol·L-1·min-1；②達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率= ，故A錯(cuò)誤；根據(jù)圖像5min后容器中氣體物質(zhì)的量不再改變，所以5min后容器中壓強(qiáng)不再改變，故B正確；恒容密閉容器中達(dá)到平衡后，再充入氬氣，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變，故C錯(cuò)誤；2min前后，反應(yīng)都正向進(jìn)行，所以2min前后都是v(正)>v(逆)，故D錯(cuò)誤；催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，加入催化劑CO和H2平衡的轉(zhuǎn)化率不變，故E錯(cuò)誤；③A．容器體積不變、反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，根據(jù) ，密度是恒量，混合氣體密度不發(fā)生改變，不一定平衡，故A錯(cuò)誤； B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體的物質(zhì)的量是變量，根據(jù) ，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是變量，平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生改變，一定平衡，故B正確； C．正逆反應(yīng)的速率比等于系數(shù)比一定達(dá)到平衡狀態(tài)，所以v(CO)正=2v(H2)逆不一定平衡，故C錯(cuò)誤； D．n(CO)：n(H2)=(2-x)：(4-2x)=1:2，所以n(CO)與n(H2)比值是定量，定量不變不一定平衡，故D錯(cuò)誤；

（2）

CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)

開始 1mol 1.2 mol 0

轉(zhuǎn)化 0.5 mol 1 mol 0.5 mol

平衡 0.5 mol 0.2 mol 0.5 mol

K= ；此時(shí)向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，容器的體積變?yōu)?/span> ，Q=，所以此平衡將逆向移動(dòng)。（3）增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，氫氣的百分含量降低，所以p1<p2；（4）CH3OH、H2的燃燒熱(△H)分別為-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol，則①CH3OH(l)+ 3O2(g)=CO2(g)+ H2O(l) ΔH=--726．9kJ/mol；②H2(g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律②① ，得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol。