Question

【題目】H2是一種重要的清潔能源。

（1）已知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJmol-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJmol-1

H2還原 CO反應合成甲醇的熱化學方程式為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1，則ΔH1＝___kJmol-1，該反應自發進行的條件為___

A．高溫 B．低溫 C．任何溫度條件下

（2）恒溫恒壓下，在容積可變的密閉容器中加入 1molCO和2.2mol H2，發生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，實驗測得平衡時CO的轉化率隨溫度、壓強的變化如圖所示。則P1__P2，判斷的理由是_____。

（3）若反應 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在溫度不變且體積恒定為1的密閉容器中發生，反應過程中各物質的物質的量隨時間變化如表所示：

時間/min	0	5	10	15
H2	4		2
CO	2			1
CH3OH(g)	0	0.7

①下列各項能作為判斷該反應達到平衡標志的是____(填字母)；

A．容器內壓強保持不變 B．2v正(H2)=v逆(CH3OH)

C．混合氣體的相對分子質量保持不變 D．混合氣體的密度保持不變

②若起始壓強為P0 kPa，則在該溫度下反應的平衡常數Kp=___(kPa)-2（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

③反應速率若用單位時間內分壓的變化表示，則10min內H2的反應速率v(H2)=___kPamin-1。

Answer 1

【答案】-90.1 B > 正反應為氣體分子數減小的反應，加壓平衡右移，CO的轉化率增大，由圖知相同溫度時P1下CO的轉化率大于P2 AC 9/p02 P0/30

【解析】

（1）根據蓋斯定律由已知：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJmol-1；②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJmol-1，①+②得：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=(-49.0kJmol-1)+( -41.1kJmol-1)= -90.1 kJmol-1,所以此反應為放熱反應，該反應低溫的條件能自發進行，故B正確；答案： -90.1； B；

（2）反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 的正反應是氣體體積減小的反應，在其它條件不變時，增大壓強，化學平衡正向移動，CO的平衡轉化率增大，根據圖示可知的CO轉化率P1>P2，所以壓強：P1>P2。答案：>;正反應為氣體分子數減小的反應，加壓平衡右移，CO的轉化率增大，由圖知相同溫度時P1下CO的轉化率大于P2 ；

（3）①A．因為反應 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是兩邊計量數不等的反應，在溫度不變且體積恒定為1的密閉容器中，若容器內壓強保持不變 ，說明反應達到平衡了，故A能為判斷該反應達到平衡標志，故A正確；

B．當v正(H2)=2v逆(CH3OH) 時，才能證明反應達到平衡狀態了，所以B不能為判斷該反應達到平衡標志，故B錯誤；

C．混合氣體的相對分子質量數值上等于平均摩爾質量，就等于總質量除以總物質的量，因為各物質都是氣體，所以總質量不變，化學反應兩邊計量數不等，所以當平均摩爾質量保持不變，說明反應達到了平衡狀態，故C正確；

D．混合氣體的密度ρ=m/V,因為m和V保持不變，所以ρ不變，因此密度不變，不能為判斷該反應達到平衡標志，故D錯誤；

所以本題答案：AC。

根據反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)及表中的數據可知10min時，達到平衡，其各物質的量為別為：

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

初始量 2 4 0

變化量 1 2 1

平衡量 1 2 1

根據阿伏伽德羅定律：若起始壓強為P0 kPa，則平衡壓強為2/3P0，所以平衡常數Kp== (2/3P0×1/4)/[2/3P0×1/4×(2/3P0×1/2)2]= 9/p02,答案：9/p02。

③根據圖表可知氫氣初始壓強為2/3P0，10min內平衡壓強為1/3P0，則H2的反應速率v(H2)= 1/3P0÷10min =1/30 P0kPamin-1,所以本題答案：P0/30。