Question

【題目】工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H

（1）已知CO(g)、H2(g)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-285.8kJmol-1，-283.0kJmol-1，且CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) △H=－761 kJmol-1；則CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)的△H= ___________。

（2）反應(yīng)的ΔS_______0（填“＞”、“＜”或“＝”）。在________（填“較高”或“較低”）溫度下該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

（3）若將等物質(zhì)的量的CO和H2混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，下列事實(shí)能說明此反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______________。

A．容器內(nèi)氣體密度保持不變 B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

C．生成CH3OH的速率與生成H2的速率相等 D．CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變

（4）下圖中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為__________（用a或b表示）。

（5）投料比n(H2)/n(CO)=2時(shí)，體系中CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CO)值隨溫度升高而___________（填“增大”或“減小”）其原因是___________________________；下圖中的壓強(qiáng)由大到小為__________________（用P1，P2，P3表示）。

（6）520K時(shí)， 投料比n(H2)/n(CO)=2（總物質(zhì)的量為3mol），維持反應(yīng)過程中壓強(qiáng)P3不變，達(dá)到平衡時(shí)測得容器體積為0.1L，則平衡常數(shù)K=_______。若H2和CO的物質(zhì)的量之比為n∶1（維持反應(yīng)過程中壓強(qiáng)P3不變），相應(yīng)平衡體系中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，請?jiān)谙聢D中繪制x隨n變化的示意圖_______。

Answer 1

【答案】-90.8 < 較低 BD a 減小 升高溫度時(shí)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向左移動(dòng)，使得體系中CO的量增大，使CO得轉(zhuǎn)化率降低 P3＞P2＞P1 0.25

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律解答。

（2）根據(jù)CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)可知，氣體分子數(shù)減少，ΔS<0，根據(jù)ΔG=△H-TΔS可知，溫度較低時(shí)，ΔG可能小于0，即反應(yīng)可以自發(fā)。

（3）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率；各成分的濃度保持不變。

（4）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小。

（5）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡體系中CO的量增大，所以隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減小；正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故增大壓強(qiáng)有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高。

（6）根據(jù)K= c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)求算。

（1）CO燃燒的熱化學(xué)方程式：CO(g)+1/2 O2(g)= CO2(g) △H=-285.8kJmol-1①，H2燃燒的熱化學(xué)方程式：2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) △H=-283.0×2 kJmol-1②，CH3OH燃燒的熱化學(xué)方程式：CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) △H=－761 kJmol-1③，根據(jù)蓋斯定律將①+②-③，可得CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)△H=-90.8 kJmol-1，故答案為：-90.8。

（2）根據(jù)CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)可知，氣體分子數(shù)減少，ΔS<0，根據(jù)ΔG=△H-TΔS可知，溫度較低時(shí)，ΔG可能小于0，即反應(yīng)可以自發(fā)，故答案為：< ；較低。

（3）A.反應(yīng)前后質(zhì)量和體積一直不變，所以密度一直不變，故A錯(cuò)誤；

B. 反應(yīng)前后質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量在變，所以平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；

C. 生成CH3OH的速率與生成H2的速率等于系數(shù)之比，才能證明正逆反應(yīng)速率相等，此時(shí)給定的條件不能判斷平衡，故C錯(cuò)誤；

D.CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確。

故選BD。

（4）CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJmol-1，K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，曲線a正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系，故答案為：a。

（5）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度的升高， CO的轉(zhuǎn)化率減小， CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJmol-1，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡體系中CO的量增大，所以隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減��；正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故增大壓強(qiáng)有利于CO的轉(zhuǎn)化率升高，故壓強(qiáng)為：P3＞P2＞P1，故答案為：減�。环磻�(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡向左移動(dòng)，使得體系中CO的量增大，使CO得轉(zhuǎn)化率降低 ；P3＞P2＞P1。

（6） CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)

起始（mol） 1 2 0

轉(zhuǎn)化（mol） 0.8 1.6 0.8

平衡（mol） 0.2 0.4 0.8

容器體積為0.1L，平衡時(shí)CO的濃度為2mol/L，H2的濃度為4 mol/L，CH3OH的濃度為8 mol/L，K= c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)=8/2×42=0.25。x隨n變化的示意圖：

故答案為：0.25；。