Question

甲醇（CH₃OH）是一種優(yōu)質燃料，（1）已知一定條件下每1molCO₂和足量氫氣完全反應三可生成1mol氣態(tài)甲醇（CH₃OH）和1mol 水蒸汽并放出49kJ的熱量．請回答：

①該反應的熱化學方程式：　　．

②其反應過程中能量的變化與如圖1所示最相符的是　　．

（2）為探究用CO₂來生產燃料甲醇的反應原理，現(xiàn)進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定條件下發(fā)生反應，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2．請回答：

①從反應開始到平衡，甲醇和氫氣的反應速率：

v（CH₃OH）=　　

v（H₂）=　　．

②下列措施中能使v （CO₂）增大的是　　．

A．加入催化劑     B．充入He（g），使體系壓強增大C．將H₂O（g）從體系中分離   D．升高溫度

③能夠說明該反應已達到平衡的是　．

A．恒溫、恒容時，容器內的壓強不再變化

B．恒溫、恒容時，容器內混合氣體的密度不再變化

C．一定條件下，CO₂、H₂和CH₃OH的濃度不再變化

D．一定條件下，單位時間內消耗3molH₂的同時生成1molCH₃OH．

Answer 1

考點： 熱化學方程式；反應速率的定量表示方法；化學平衡的影響因素；化學平衡狀態(tài)的判斷．

分析： （1）①每1molCO₂和足量氫氣完全反應三可生成1mol氣態(tài)甲醇（CH₃OH）和1mol 水蒸汽并放出49kJ的熱量，據(jù)此寫出熱化學方程式；

②由①可知該反應為放熱反應，則反應物總能量大于生成物總能量，據(jù)此分析；

（2）在體積為l L的密閉容器中，充入l mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應進行濃度增大；10nim內達到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L；

①依據(jù)化學平衡三段式列式利用V=計算；

②依據(jù)升溫，增加濃度，加壓，加催化劑等可以加快反應速率判斷；

③可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數(shù)之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析解答．

解答： 解：（1）①每1molCO₂和足量氫氣完全反應三可生成1mol氣態(tài)甲醇（CH₃OH）和1mol 水蒸汽并放出49kJ的熱量，則熱化學方程式為CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=﹣49.0kJ/mol，故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=﹣49.0kJ/mol；

②由①可知該反應為放熱反應，則反應物總能量大于生成物總能量，所以能量的變化與如圖1所示最相符的是A，故選：A；

（2）在體積為l L的密閉容器中，充入l mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應進行濃度增大；10nim內達到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L；則①依據(jù)化學平衡列式計算為：

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

起始量（mol/L） 1         3         0        0

變化量（mol/L） 0.75     2.25     0.75     0.75

平衡量（mol/L） 0.25     0.75     0.75     0.75

CH₃OH的平均反應速率v（CH₃OH）==0.075mol•L^﹣1•min^﹣1 ，H₂的平均反應速率v（H₂）==0.225mol•L^﹣1•min^﹣1 ；

故答案為：0.075 mol•L^﹣1•min^﹣1；0.225mol•L^﹣1•min^﹣1 ；

②A．加入催化劑，v （CO₂）增大，故A正確；

B．充入He（g），使體系壓強增大，但反應物濃度不變，所以v （CO₂）不變，故B錯誤；

C．將H₂O（g）從體系中分離，則生成物濃度減小，則濃度減小，故C錯誤；

D．升高溫度，v （CO₂）增大，故D正確；

故選：AD；

③A．反應前后氣體的體積不等，所以壓強一直在變，則當壓強不變時能說明達到平衡，故A正確；

B．反應前后質量不變，體積也不變，所以密度一直不變，則混合氣體的密度不再變化不能說明達到平衡，故B錯誤；

C．CO₂、H₂和CH₃OH的濃度不再變化，說明達到平衡，故C正確；

D．單位時間內消耗3molH₂的同時生成1molCH₃OH，都是指正反應方向，不能說明達到平衡，故D錯誤；

故選AC；

點評： 本題考查了熱化學方程式的書寫原則，化學反應速率、平衡狀態(tài)的判斷以及化學平衡的計算的應用，圖象分析是關鍵，綜合性較大，難度中等．