Question

【題目】在工業(yè)上常用CO和H2合成甲醇，反應(yīng)方程式為：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=akJ/mol
已知：①CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H1=﹣283.0kJ/mol
②H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣192.2kJ/mol
答下列問(wèn)題：
（1）a=
（2）能說(shuō)明反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）已達(dá)平衡狀態(tài)的是（填字母）．
A.單位時(shí)間內(nèi)生成1mol CH3OH（g）的同時(shí)消耗了1mol CO（g）
B.在恒溫恒容的容器中，混合氣體的密度保持不變
C.在絕熱恒容的容器中，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化
D.在恒溫恒壓的容器中，氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化
（3）在T1℃時(shí)，體積為2L的恒容容器中充人物質(zhì)的量之
和為3mol的H2和CO，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)（V%）與 的關(guān)系如圖1所示．

①當(dāng)起始 =2，經(jīng)過(guò)5min達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為0.6，則0～5min內(nèi)平均反應(yīng)速率v（H2）= ． 若此時(shí)再向容器中加入CO（g）和CH3OH（g）各0.4mol，達(dá)新平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率將（選填“增大”、“減小”或“不變”）；
②當(dāng) =3.5時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH3 OH的體積分?jǐn)?shù)可能是圖像中的點(diǎn)（選填“D”、“E”或“F”）
（4）CO和H2來(lái)自于天然氣．已知CO2（g）+CH4 （g）2CO（g）+2H2 （g）．在密閉容器中有濃度均為0.1molL﹣1的CH4與CO2 ， 在一定條件下反應(yīng)，測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2，則壓強(qiáng)p1p2（選填“大于”或“小于”）；當(dāng)壓強(qiáng)為p2時(shí)，在y點(diǎn)：v（正）v（逆）（選填“大于”、“小于”或“等于”）．若p2=3MPa，則T℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=MPa2（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）．

（5）含有甲醇的廢水會(huì)造成環(huán)境污染，可通入ClO2氣體將其氧化為CO2 ． 寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式

Answer 1

【答案】
（1）﹣574.4
（2）CD
（3）0.12mol/（L．min）；增大；F
（4）小于；大于；4
（5）6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+
【解析】解：（1）已知：①CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H1=﹣283.0kJ/mol②H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣192.2kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①+2×②﹣③可得：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），則△H=△H1+2△H2﹣△H3=（﹣283.0kJ/mol）+2×（﹣241.8kJ/mol）﹣（﹣192.2kJ/mol）=﹣574.4kJ/mol，
所以答案是：﹣574.4；（2）A．單位時(shí)間內(nèi)生成1mol CH3OH（g）的同時(shí)消耗了1mol CO（g），均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，單位時(shí)間內(nèi)生成1mol CH3OH（g）的同時(shí)生成了1mol CO（g）可以說(shuō)明到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積恒定，容器內(nèi)混合氣體的密度始終保持不變，故B錯(cuò)誤；
C．在絕熱恒容的容器中，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度發(fā)生變化，平衡常數(shù)也隨之發(fā)生變化，當(dāng)反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化時(shí)說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故C正確；
D．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量增大，則氣體的平均摩爾質(zhì)量進(jìn)行，當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)平衡，故D正確，
故選：CD；（3）①H2和CO總共為3mol，且起始 =2，可知H2為2mol、CO為1mol，5min達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.6，則：

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
起始（mol）：	1	2		0
變化（mol）：	0.6	1.2		0.6
平衡（mol）：	0.4	0.8		0.6

容器的容積為2L，則v（H2）= =0.12mol/（L．min），
該溫度下平衡常數(shù)K= ，此時(shí)再向容器中加入CO（g）和CH3OH（g）各0.4mol，此時(shí)濃度商Qc= ＜K= ，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，達(dá)新平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率將增大，
所以答案是：0.12mol/（L．min）；增大；
②混合比例等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，平衡時(shí)生成物的含量最大，故當(dāng) =3.5時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH3 OH的體積分?jǐn)?shù)小于C點(diǎn)，故選F，
所以答案是：F；（4）正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，較低壓強(qiáng)有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，壓強(qiáng)越大平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率越大，則壓強(qiáng)p1 ＜p2；
當(dāng)壓強(qiáng)為p2時(shí)，在y點(diǎn)甲烷轉(zhuǎn)化率小于平衡時(shí)（x點(diǎn)）的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)未到達(dá)平衡，應(yīng)正向進(jìn)行到達(dá)平衡，則在y點(diǎn)：v（正）＞v（逆）
若p2=3MPa，x甲烷轉(zhuǎn)化率為50%，則：

	CO2（g）+	CH4 （g）		2CO（g）+	2H2 （g）
起始濃度（mol/L）：	0.1	0.1		0	0
變化濃度（mol/L）：	0.05	0.05		0.1	0.1
平衡濃度（mol/L）：	0.05	0.05		0.1	0.1

平衡常數(shù)Kp= = （MPa）2=4（MPa）2 ，
所以答案是：小于；大于；4；（5）ClO2氣體將甲醇氧化為CO2 ， 自身被還原為Cl﹣ ， 結(jié)合電子轉(zhuǎn)移守恒、電荷守恒與原子守恒配平離子方程式為：6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+ ，
所以答案是：6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+ ．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，需要了解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正確答案．