Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景。

（1）已知：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1

工業上常以甲醇為原料制取甲醛，請寫出CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式:________________________________________________________________________

（2）在一容積為2L的密閉容器內，充入0.2molCO與0.4molH2發生反應CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。 CO的平衡轉化率與溫度，壓強的關系如圖所示。

①A，B兩點對應的壓強大小關系是PA________PB（填“>，<，=”）

②下列敘述能說明上述反應能達到化學平衡狀態的是___________(填代號)

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b.CH3OH的體積分數不再改變

c.混合氣體的密度不再改變 d.氣體的平均相對分子質量和壓強不再改變

③在P1壓強、T1°C時，該反應的平衡常數K=_________(填計算結果)

④T1°C、1L的密閉容器內發生上述反應，測得某時刻各物質的物質的量如下：CO：0.1mol， H2 ：0.2mol， CH3OH：0.2mol。此時v正 ________ v逆（填> 、 < 或 =）。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol < bd 100 >

【解析】

根據蓋斯定律進行判斷；根據影響化學平衡移動的因素進行判斷，根據三段式進行計算化學平衡常數。

(1)根據蓋斯定律，反應2CH3OH(g)十O2 (g)===2HCHO(g)+ 2H2O(g)可由已知兩個反應⑴CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,（2） 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1，⑴2+(2)得到,所以該反應的焓變△H=+84 kJmol-12+(一484 kJmol-l)=-316 kJmol-1。CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式: 2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。答案：2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。

（2） ①根據反應前后化學計量數可知，溫度相同時，壓強增大，平衡正向移動，CO的平衡轉化率增大，由圖可知，B點CO的平衡轉化率大于A點，故A、B兩點對應的壓強大小關系是pA<pB。答案：<。

②a.H2的消耗速率與CH3OH生成速率方向相同，所以H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍時，不能說明反應能達到化學平衡狀態，故a錯誤；CH3OH的體積分數不再改變，說明正逆反應速率相等，能說明反應能達到化學平衡狀態，故b正確；反應前后氣體的氣體的總質量不變，容器的體積不變，則氣體的密度自始至終不變，密度不變不能說明反應能達到化學平衡狀態，故c錯誤；d.由 CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）知氣體的平均相對分子質量M=m/n所以平均相對分子質量不變，說明化學反應達到平衡，兩邊計量數不等，所以壓強不再說明化學反應達到平衡，故d正確；答案選bd。

③ 已知在壓強p1、溫度T1℃時，CO的平衡轉化率為0.5，則建立如下三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始（mol/L）0.1 0.2 0

轉化（mol/L）0.05 0.1 0.05

平衡（mol/L）0.05 0.1 0.05

故T1℃時該反應的平衡常數K=0.05/0.050.12=100。答案：100.

④ 反應的濃度熵Qc=0.1//0.050.12=200> K=100，故此時平衡正向移動，則v正>v逆。答案：>。