Question

工業(yè)上通常在恒容密閉容器中采用CO(g)和H₂ (g)反應催化合成甲醇CH₃OH(g)：

（1）已知：① 2CO(g) + O₂ (g) = 2CO₂ (g) ΔH =" -566.0" kJ·mol^-1

② 2H₂(g) + O₂ (g) ="2" H₂O (g) ΔH =" -398.0" kJ·mol^-1

③2CH₃OH(g) +3O₂ (g) =2CO₂ (g) +4 H₂O(g) ΔH =" -1104.0" kJ·mol^-1

則CO(g)與H₂(g)合成CH₃OH(g)的熱化學方程式是_______________。

（2）據研究，反應過程中起催化作用的為CuO，反應體系中含少量CO₂有利于維持催化劑CuO的量不變，原因是：_______________________________ (用化學方程式表示)。

（3）判斷反應達到平衡狀態(tài)的依據是（填字母序號，下同）__________。

A. 混合氣體的密度不變

B. 混合氣體的平均相對分子質量不變

C. CH₃OH(g)、CO(g)、H₂(g)的濃度都不再發(fā)生變化

D.生成CH₃OH(g)的速率與消耗CO(g)的速率相等

（4）下表所列數據是反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.250	0.012

某溫度下，將2molCO(g)和6mol H₂(g)充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c(CO)=0.5mol/L，則CO(g)的轉化率為________，此時的溫度為__________。

（5）要提高CO(g)的轉化率，可以采取的措施是__________。

A. 升高溫度         B. 加入催化劑         C. 增加CO(g)的濃度

D. 加入H₂(g)加壓    E. 分離出甲醇         F.加入惰性氣體加壓

（6）一定條件下，在容積相同的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下：

容器	甲	乙	丙
反應物投入量	1molCO  2molH2	1molCH3OH	2molCH3OH
平衡數據	CH3OH的濃度（mol/L）	c 1	c 2	c 3
反應的能量變化的絕對值(kJ)	a	b	c
體系壓強（Pa）	P1	P2	P3
反應物轉化率	α1	α2	α3

下列說法正確的是__________。

A. 2c₁>c₃             B.  a+b=129         C.  2p₂<p₃          D. α₁+α₃<1

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共14分）

（1）CO(g)+2H₂ (g) CH₃OH(g)；ΔH =" -129.0" kJ·mol^-1（2分）

（2）CuO＋COCu＋CO₂或Cu＋CO₂CuO＋CO  (寫＝得1分)（2分）

（3）B C（對一個得1分，見錯不得分，共2分）

（4）50% （2分）      300℃  （2分）

（5）D E（對一個得1分，見錯不得分，共2分）

（6）B D（對一個得1分，見錯不得分，共2分）

【解析】

試題分析：（1）[②*2-(③-①)]/2，就得到所求的熱化學方程式CO(g)+2H₂ (g) CH₃OH(g)；ΔH =" -129.0" kJ·mol^-1。

（2）因為CO會還原CuO或Cu還原CO₂，且都是可逆反應，方程式為：CuO＋COCu＋CO₂或Cu＋CO₂CuO＋CO。

（3）A項：質量守恒，容器體積不變，密度一直不變，故錯；D項：都是正反應速率，故錯。故選BC。

（4）開始時c(CO)= 1mol/L，平衡時測得c(CO)=0.5mol/L，則轉化的故CO(g)的c(CO)=0.5mol/L，故轉化率為50%。開始時c(H₂)=3mol/L，根據化學反應轉化的量之比等于化學計量數之比，故平衡時測得c((H₂)= 2mol/L，c((CH₃OH)=0.5mol/L，故K=0.250，素以溫度為300℃。

（5）A項：化學平衡逆向移動，故錯；B、F項：化學平衡不移動，故錯；C項：加入的比反應的多，故錯；D、E項：化學平衡正向移動，故正確。

考點：化學平衡的計算；反應熱和焓變；熱化學方程式；化學平衡狀態(tài)的判斷

點評：本題考查化學平衡以及化學反應與能量問題，題目綜合度較高，難度中等，本題注意把握化學平衡的計算以及反應熱的計算方法。