Question

【題目】甲醇是重要的工業(yè)原料.煤化工可以利用煤炭制取水煤氣從而合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。常溫常壓下反應(yīng)的能量變化如圖1所示：

②

化學(xué)鍵	H—H	H—O	O=O
鍵能kJ/mol	436	x	496

③CO（g）+ O2（g）=CO2（g） △H=-280kJ/mol

H2（g）+O2（g）=H2O（l） △H=-284kJ/mol

H2O（l）=H2O（g） △H=+44kJ/mol

請(qǐng)回答下列問題：

（1）甲醇?xì)怏w分解為CO和H2兩種氣體這一反應(yīng)的活化能為__kJ/mol；

（2）請(qǐng)寫出表示氣態(tài)甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式__；

（3）H—O的鍵能x值為__；

（4）如圖2：在一容積可變的密閉容器中充入10molCO氣體和30molH2氣體，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為20L。如反應(yīng)開始時(shí)仍充入10molCO和30molH2，則在平衡狀態(tài)B時(shí)容器的體積V（B）=___L；

（5）在甲、乙、丙三個(gè)不同密閉容器中按不同方式投料，一定條件下發(fā)生該反應(yīng)（起始溫度和起始體積相同，反應(yīng)物和生成物反應(yīng)前后均為氣態(tài)）.相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

容器	甲	乙	丙
相關(guān)條件	恒溫恒容	絕熱恒容	恒溫恒壓
反應(yīng)物投料	1molCO、2molH2	1molCH3OH	1molCH3OH
平衡時(shí)容器體積	V（甲）	V（乙）	V（丙）
反應(yīng)的平衡常數(shù)K	K（甲）	K（乙）	K（丙）
平衡時(shí)CH3OH的濃度/molL-1	C（甲）	C（乙）	C（丙）
平衡時(shí)CH3OH的反應(yīng)速率/molL-1min-1	v（甲）	v（乙）	v（丙）

則下列說法正確的是___。

A.V（甲）＞V（丙）

B.K（乙）＞K（丙）

C.c（乙）＞c（甲）

D.v（甲）=v（丙）

Answer 1

【答案】510 CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-757kJmol-1 462 7 BC

【解析】

活化能為活化分子具有的能量；燃燒熱的熱化學(xué)方程式中，可燃物為1mol，反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物，由圖1可得熱化學(xué)方程式：①CO（g）+2H2（l）=CH3OH（g）△H=-91kJ/mol；反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，進(jìn)而計(jì)算x的值；合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，甲為恒溫恒容，乙為絕熱恒容，乙溫度降低，平衡常數(shù)增大，丙恒溫恒壓，體積應(yīng)增大。

(1)由圖像可知甲醇的活化能為（419+91）kJ/mol=510kJ/mol。

(2)燃燒熱的熱化學(xué)方程式中，可燃物為1mol，反應(yīng)生成穩(wěn)定的氧化物。由圖1可得熱化學(xué)方程式：①CO（g）+2H2（l）=CH3OH（g）△H=-91kJ/mol，又已知：②CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-280kJ/mol ③H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-284 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，③×2+②-①可得CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-757kJmol-1。

(3)已知：H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-284 kJ/mol，H2O（l）═H2O（g）△H=+44kJ/mol
二者相加可得：H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H=-240 kJ/mol；反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則436kJ/mol+×496kJ/mol-2×x kJ/mol=-240kJ/mol，解得x=462。
(4)A、B兩容器溫度相同，即化學(xué)平衡常數(shù)相等，由圖可知A點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為5mol，H2的物質(zhì)的量為20mol，甲醇的物質(zhì)的量為5mol，則；在B點(diǎn)時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為（10mol-10mol0.8）=2mol，H2的物質(zhì)的量為（30mol-28mol）=14mol，甲醇的物質(zhì)的量為8mol，設(shè)體積為VL，則有K==1，解得V=7L。
(5)A．丙為甲醇的分解，是氣體體積增大的反應(yīng)，所以丙恒溫恒壓，體積變大，甲恒溫恒容，體積不變，所以，V甲＜V丙，A錯(cuò)誤；
B．合成甲醇是放熱反應(yīng)，其逆反應(yīng)甲醇分解就是吸熱的，乙絕熱容器，丙恒溫，所以乙反應(yīng)后比丙溫度低，向吸熱方向進(jìn)行的程度小，平衡時(shí)乙中甲醇濃度比丙高，CO和氫氣濃度比丙低，K乙＞K丙，B正確；
C．條件相同時(shí)，甲與乙是等效平衡．甲與乙容器體積相同，乙分解甲醇吸熱導(dǎo)致乙比甲溫度低，平衡向合成甲醇方向移動(dòng)，平衡時(shí)甲醇濃度乙大于甲，即c乙＞c甲，C正確；
D．甲與丙起始溫度和起始體積相同，恒溫條件下反應(yīng)，丙在恒壓條件下分解甲醇生成氫氣和CO，平衡時(shí)體積比反應(yīng)前大，即平衡時(shí)丙體積大于甲，則壓強(qiáng)甲大于丙，所以υ甲＞υ丙，D錯(cuò)誤；

答案選BC。