Question

【題目】甲醇是21世紀應用最廣泛的清潔燃料之一，通過以下反應可以制備甲醇：

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=?

（1）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=－571.6kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－566.0kJ·mol-1

2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=－1453.0kJ·mol-1

則制備甲醇反應的△H = kJ·mol-1

（2）若裝置為容積固定的密閉容器，不同時間段各物質的濃度如下表：

	c(CO) /mol·L-1	c(H2) /mol·L-1	c(CH3OH) /mol·L-1
0min	0.8	1.6	0
2min	0.6	y	0.2
4min	0.3	0.6	0.5
6min	0.3	0.6	0.5

反應從2min到4min之間，H2的平均反應速率為________ mol·Lˉ1·minˉ1。

反應在第2min時改變了反應條件，改變的條件可能是 (填字母序號)。

A．使用催化劑 B．降低溫度 C．增加H2的濃度 D．減小CH3OH(g)的濃度

（3）若在容積可變的密閉容器中充入1 mol CO(g)和2 molH2 (g)生成CH3OH(g)，H2的平衡轉化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示。當達到平衡狀態A 時，容器的體積為2 L，此時該反應的平衡常數為 ，若達到平衡狀態B 時，則容器的體積V(B)= L。

（4）一定溫度下，在容積固定的密閉容器中充入一定量的H2和CO，在t1時達到平衡。t2時將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t3時達到新的平衡狀態，之后不再改變條件。請在右圖中補畫出從t2到t4正反應速率隨時間的變化曲線。

Answer 1

【答案】（1）-128.1；（2）0.3，A；

（3）4，14；(4)。

【解析】

試題分析：（1）①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ，③2CH3OH (l) +3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)，(①×2＋②－③)/2,得出：CO(g) + 2H2(g) = CH3OH (l) △H=(－571.6×2－566.0＋1453)/2kJ·mol－1=－128.1kJ·mol－1；(2)根據化學反應速率表達式，v(CO)=(0.6－0.3)/2mol/(L·min)=0.15mol/(L·min)，根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，v(H2)=2v(CO)=0.15×2mol/(L·min)=0.3mol/(L·min)，0～2min是v(CO)=(08－0.6)/2mol/(L·min)=0.1mol/(L·min)，2min時反應速率加快，根據反應方程式，求出y=1.2，A、使用催化劑反應速率加快，故正確；B、降低溫度，化學反應速率降低，故錯誤；C、增加H2的濃度，反應速率雖然增加，根據上述分析，以及表格數據，氫氣的濃度沒有增加，故錯誤；D、減小甲醇的濃度，對正反應速率沒有影響，故錯誤；

（3）CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始： 1 2 0

變化： 0.5 1 0.5

平衡： 0.5 1 0.5，

根據平衡常數的表達式，K=c(CH3OH)/[c(CO)×c2(H2)]=4，

開始時容器的體積為3：(0.5＋1＋0.5)=V：2，解得V=3，

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始： 1 2 0

變化： 0.8 1.6 0.8

平衡： 0.2 0.4 0.8，

根據體積之比等于物質的量之比，3：(0.2＋0.4＋0.8)=3：V，解得V=1.4；（4）t2時容積擴大到原來的2倍，組分濃度減小，根據勒夏特列原理，平衡向逆反應方向移動，v正增大，t3時達到平衡，即圖像是：。