Question

甲醇是一種重要的可再生能源，工業(yè)上可用CO和H₂合成．
（1）已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ?mol^-1 ，CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725kJ?mol^-1 若要求得CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）的△H，還需要知道反應（用化學方程式表示）

 

的焓變．
（2）在Cu₂O/ZnO做催化劑的條件下，將CO（g）和H₂（g）充入容積為2L的密閉容器中合成CH₃OH（g），反應過程中，CH₃OH的物質的量（n）與時間（t）及溫度的關系如圖．根據題意回答下列問題：
①反應達到平衡時，平衡常數表達式K=

 

；升高溫度，K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②在500℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

 

．
③若其它條件不變，對處于Z點的體系，將體積壓縮至原來的

1

2

，達到新的平衡后，下列有關該體系的說法正確的是

 

．
a．氫氣的濃度與原平衡比減少         b．正、逆反應速率都加快
c．甲醇的物質的量增加              d．重新平衡時

n(H2)

n(CH3OH)

增大
④據研究，反應過程中起催化作用的為Cu₂O，反應體系中含少量的CO₂有利于維持Cu₂O的量不變，原因是

 

：（寫出相關的化學方程式并輔以必要的文字說明）．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據蓋斯定律，需要知道反應可由以上三個已知反應相加得到；
（2）①根據化學平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，寫出表達式；根據溫度對化學平衡、平衡常數的影響，由圖象可知，升溫時CH₃OH的物質的量減小，平衡逆向移動，則可推知K值減��；
②先根據圖象依據求出υ（CH₃OH），然后根據速率之比等于化學計量數之比求出υ（H₂）=2v（CH₃OH）=0.2mol?L^-1?s^-1；
③縮小容器的體積相當于加壓，然后根據壓強對濃度、速率和化學平衡的影響來解答．其他條件不變時，將處于Z點的體系體積壓縮到原來的其他條件不變時，將處于Z點的體系體積壓縮到原來的一半，容器的體積減小，則壓強增大，正逆反應速率都增大，平衡向正向移動，甲醇的物質的量增多，氫氣的物質的量減小，但由于體積減小，平衡時氫氣的濃度反而增大，重新平衡時n（H₂）/n（CH₃OH）減小；
④Cu₂O能被CO還原生成CO₂和Cu，該反應為可逆反應；根據根據平衡移動的原理，二氧化有利于抑制反應 Cu₂O+CO═2Cu+CO₂向正反應方向移動．

解答： 解：（1）根據蓋斯定律，需要知道反應可由以上三個已知反應相加得到，故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；
（2）①根據化學平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，表達式為：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)；

；由圖象可知，升溫時CH₃OH的物質的量減小，平衡逆向移動，則可推知K值減小，故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)；

；減�。�
②在500℃，反應2S達到平衡，密閉的容器容積為2L，生成CH₃OH的物質的量為0.4mol，v（CH₃OH）=0.4mol/（2S?2L）=0.1mol?L^-1?s^-1；根據速率之比等于系數比，則氫氣的平均反應速率v（H₂）=2v（CH₃OH）=0.2mol?L^-1?s^-1．故答案為：0.2mol?L^-1?s^-1
③其他條件不變時，將處于Z點的體系體積壓縮到原來的一半，容器的體積減小，則壓強增大，正逆反應速率都增大，平衡向正向移動，甲醇的物質的量n（CH₃OH）增多，氫氣的物質的量n（H₂）減小，但由于體積減小的程度大，故平衡時氫氣的濃度反而增大（符合勒夏特列原理），重新平衡時n（H₂）/n（CH₃OH）減��；
故選：b、c；
④根據平衡移動的原理，二氧化有利于抑制反應 Cu₂O+CO

△   .

2Cu+CO₂向正反應方向移動，維持Cu₂O的量不變，
故答案為：Cu₂O+CO

△   .

2Cu+CO₂，體系中有CO₂可以抑制Cu₂O被還原

點評：本題考查的知識點較多，包括蓋斯定律的應用、反應速率的計算、外界條件對化學平衡及平衡常數的影響等，綜合性較強，