Question

【題目】I．已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=－1275.6kJ·mol－1

②H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJ·mol－1

寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式 。

II．甲醇可以與水蒸氣反應生成氫氣，反應方程式如下：

CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H＞0

（1）一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1molCH3OH(g)和3molH2O(g)，20s后，測得混合氣體的壓強是反映前的1.2倍，則用甲醇表示該反應的速率為 。

（2）判斷（1）中可逆反應達到平衡狀態的依據是(填序號) 。

① v正(CH3OH)=3v逆(H2)

混合氣體的密度不變

混合氣體的平均相對分子質量不變

④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化

（3）右圖中P是可自由平行滑動的活塞，關閉K，在相同溫度時，向A容器中充入1molCH3OH(g)和2molH2O(g)，向B容器中充入1.2molCH3OH(g)和2.4molH2O(g)，兩容器分別發生上述反應。已知起始時容器A和B的體積均為aL，反應達到平衡時容器B的體積為1.5aL，容器B中CH3OH轉化率為 ；維持其他條件不變，若打開K一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為 L(連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響)。

Answer 1

【答案】I．CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－725.8kJ/mol

II．（1）0.01mol/(L·s) （2）③④ （3）75% 1.75a

【解析】

試題分析：I.由已知：①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol，

②H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，則根據蓋斯定律可知(①+②×2)÷2

即得到CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8kJ/mol；

II．：（1）依據化學平衡三段式列式計算，設反應的甲醇物質的量為x

CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)

起始量(mol) 1 3 0 0

變化量(mol) x x x 3x

20s量 (mol) 1-x 3-x x 3x

20s后，測得混合氣體的壓強是反應前的1.2倍，4+2x=1.2×4

x=0.4mol

v(CH3OH)==0.01mol/(Ls)；

（2）可逆反應達到平衡狀態的依據是正逆反應速率相同，①v正(CH3OH)=v正(CO2)是反應速率之比等于化學方程式計量數之比，不能說你反應達到平衡，故①不符合；②反應前后氣體質量不變，容器體積不變，反應過程中密度不變，混合氣體的密度不變不能說明反應達到平衡，故②不符合；③反應前后氣體物質的量增大，質量守恒，混合氣體的平均相對分子質量不變，說明反應達到平衡狀態，故③符合；④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化是平衡標志，故④符合；

（3）①B容器的體積變為原來的1.5倍，增加的氣體的物質的量為3.6 mol×0.5=1.8 mol，依據化學方程式可知增加2mol，反應甲醇1mol，則反應的甲醇的物質的量為0.9 mol，CH3OH的轉化率=0.9mol/1.2mol×100%=75%，打開K時，AB組成一個等溫等壓容器，相應的起始投入總物質的量與平衡的總體積成正比，設打開K重新達到平衡后總的體積為x，則x：(3+3.6)=1.5a：3.6 ；求得x=2.75a，所以B的體積為2.75a-a=1.75a。