Question

【題目】甲醇（CH3OH）是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的反應為: CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH

（1）T℃時，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，測得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖一所示。

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

②下列說法正確的是______________（填字母序號）。

A．達到平衡時，CO的轉化率為50%

B．5min后容器中壓強不再改變

C．達到平衡后，再充入氬氣，反應速率增大

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反應速率，同時提高 CO和H2平衡的轉化率

③下列敘述可以說明該反應在該條件下已經(jīng)達到化學平衡的是：______（填字母序號）。

A.混合氣體密度不發(fā)生改變 B.混合氣體的平均相對分子質(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，達到平衡時容器體積為2L，且含有0.5molCH3OH（g），則該反應平衡常數(shù)的值為_______，此時向容器中再通入0．3molCO和0.3molCH3OH（g），則此平衡將______________移動。（填“向正反應方向”、“不”或“向逆反應方向”）

（3）若壓強、投料比x=n（CO）/n（H2）對反應的影響如圖二所示，則圖中曲線所示的壓強關系：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，己知：CH3OH、H2的燃燒熱（ΔH）分別為－726．9kJ/mol、－285．8kJ/mol，則常溫下CO2和H2反應生成CH3OH(l)和H2O(l)的熱化學方程式______________________________________________。

Answer 1

【答案】1/3mol/(Lmin) B B 100 向逆反應方向 < CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol

【解析】

（1）① 反應2min到5min，甲醇的濃度變化量為1.5-1=0.5mol/L，v（CH3OH）=0.5/(5-2)=1/6 mol/(Lmin)，根據(jù)速率之比和系數(shù)成正比關系可知，v（H2）＝2 v（CH3OH）=1/3mol/(Lmin)；綜上所述，本題答案是：1/3mol/(Lmin)。

②A．結合三段式可知：設CO的消耗量為xmol，

CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g）

起始量 2 4 0

變化量 x 2x x

平衡量 2-x 4-2x x

根據(jù)圖像可知：2-x=0.5，x=1.5 mol；達到平衡時，CO的轉化率為1.5/2×100%=75% ,錯誤；

B．5min后反應達到平衡，該反應是一個氣體體積減小的反應，當容器中壓強不再改變時，反應達到平衡狀態(tài)，正確；

C．恒溫恒容條件下，達到平衡后,再充入氬氣,總壓增大分壓不變,速率不變,錯誤；
D．2min前后，反應未達到平衡狀態(tài),反應正向進行,v(正)(逆),故D錯誤；
E．加入催化劑可以加快化學反應速率，但是平衡不移動，不能提高 CO和H2平衡的轉化率，錯誤；

綜上所述，本題選B。

③A.反應前后混合氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，所以混合氣體的密度不發(fā)生改變 ，恒為定值，不能判定反應達到平衡狀態(tài)，錯誤；

B. 反應前后混合氣體的質(zhì)量不變，反應向右混合氣體的總量減小，因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生改變時，反應達到平衡狀態(tài)，正確；

C. 正逆反應的速率比等于系數(shù)比一定達到平衡狀態(tài)，所以v(CO)正=2v(H2)逆不一定平衡，錯誤；

D. 根據(jù)（A）可知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，錯誤；

綜上所述，本題選B。

（2） CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

開始 1 1.2 0

轉化 0.5 1 0.5

平衡 0.5 0.2 0.5

平衡時各物質(zhì)濃度為：c(CO)=0.5/2=0.25mol/L c(H2)= 0.2/2=0.1 mol/L, c(CH3OH )=0.5/2=0.25mol/L, 則該反應平衡常數(shù)的值為0.25/(0.25×0.12)=100；此時向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，容器的體積變?yōu)?.8×2/1.2=3L，Q=(0.8/3)/[(0.8/3)×(0.2/3)2]>100，所以此平衡將逆向移動；綜上所述，本題答案是：100，向逆反應方向。

（3）增大壓強平衡正向移動，氫氣的百分含量降低，所以p1<p2；綜上所述，本題答案是：＜。

（4）CH3OH、H2的燃燒熱(△H)分別為-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol，則①CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH=--726.9kJ/mol；②H2(g)+1/2 O2(g)= H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律②×3-① ，得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol；綜上所述，本題答案是：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol。