Question

6．由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發(fā)利用，引起了各國的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．
（1）在25⁰C、101KPa時(shí)，3.2克甲醇（CH₃0H，液態(tài)）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱72.576kJ，則能表示甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76KJ/mol．
（2）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在容積固定2L的密閉容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49kJ/mol，測得CO₂和H₂O （g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．

①從反應(yīng)開始到平衡，用CO₂濃度變化表示的平均反應(yīng)速率：
v（CO₂）=0.075mol/（L•min）；
②平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為75%；
③平衡常數(shù)K=5.33
④反應(yīng)過程中釋放的熱量為73.5kJ；
⑤達(dá)到平衡后，下列措施中能使平衡正向移動(dòng)的是BC．
A．升高溫度                     B．再充入3mol H₂
C．將CH₃OH （g）從體系中分離        D．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大．

Answer 1

分析 （1）在25℃、101kPa下，3.2克甲醇（CH₃0H）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱72.576kJ，32g甲醇燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳?xì)怏w放熱22.68KJ×32=725.76KJ，依據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法和注意問題，標(biāo)注對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
②根據(jù)氫氣的平衡濃度判斷轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，進(jìn)而可計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
③根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計(jì)算；
④依據(jù)①計(jì)算得到反應(yīng)消耗0.75mol/×2L=1.5mol，依據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)放出的熱量；
⑤CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49kJ/mol，反應(yīng)是氣體體積較小的放熱反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析判斷；

解答 解：（1）在25℃、101kPa下，3.2克甲醇（CH₃0H）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱72.576kJ，32g甲醇燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳?xì)怏w放熱22.68KJ×32=725.76KJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76KJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76KJ/mol；
（2）①利用三段式解題法計(jì)算，圖象分析可知二氧化碳濃度為1mol/L，氫氣濃度為3mol/L，
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol/L）：1        3          0           0
變化（mol/L）：0.75    2.25       0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75       0.75       0.75
從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.075；
②氫氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{2.25mol/L}{3mol/L}$×100%=75%，
故答案為：75%；
③平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
故答案為：5.33；
④CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49kJ/mol，
①反應(yīng)消耗0.75mol/×2L=1.5mol，反應(yīng)放熱=$\frac{1.5mol×49KJ}{1mol}$=73.5KJ，
故答案為：73.5；
⑤CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49kJ/mol，反應(yīng)是氣體體積較小的放熱反應(yīng)，
A．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向進(jìn)行，故A錯(cuò)誤；                     
B．再充入3mol H₂ 增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行，故B正確；
C．將CH₃OH （g）從體系中分離，減少生成物濃度平衡正向進(jìn)行，故C正確；        
D．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但分壓不變，平衡不變，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡計(jì)算以及平衡移動(dòng)等問題，題目難度中等，注意根據(jù)圖象計(jì)算各物質(zhì)的平衡濃度為解答該題的關(guān)鍵．