Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應(yīng)合成甲醇。

(1)已知：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式_______________________。

(2)在容積為1L的密閉容器中，投入1molCO和2molH2，在不同條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)變化如圖1所示：

①該反應(yīng)的△H_____0(填“>”、“<”或“=”)，判斷理由是_______________。

②M點(diǎn)時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為________。506K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________(保留三位小數(shù))。

③某同學(xué)繪制的壓強(qiáng)為p時(shí)，不同溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值(lgK)如圖2所示。A、B、C、D、E五點(diǎn)中能正確表示該反應(yīng)的lgK與溫度(T)的關(guān)系的點(diǎn)為____________。

④下列敘述能說明反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號(hào))。

A.單位時(shí)間內(nèi)生成2molH2的同時(shí)消耗1molCO

B.反應(yīng)過程中c(CO)：c(CH3OH)=1：1

C.恒溫恒容時(shí)，混合氣體的密度保持不變

D.絕熱恒容時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=- 442.8kJ/mol ＜ 從圖像看出：隨著溫度升高，甲醇的物質(zhì)的量減少，說明平衡逆向移動(dòng)，正反反應(yīng)放熱 25% 0.148 ABE AD

【解析】(1)已知：①2CH3OH(l)+3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知（①－②+③×4）/2即得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l) △H＝-442.8kJ/mol。

(2)①從圖像可以看出：隨著溫度升高，甲醇的物質(zhì)的量減少，說明平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱，因此該反應(yīng)的△H＜0。②M點(diǎn)時(shí)甲醇是0.25mol，根據(jù)方程式可知消耗CO是0.25mol，所以CO的轉(zhuǎn)化率為25%。平衡時(shí)消耗氫氣是0.5mol，剩余CO和氫氣分別是0.75mol、1.5mol，容積為1L，所以506K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。③正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，lgK減小，所以能正確表示該反應(yīng)的lgK與溫度(T)的關(guān)系的點(diǎn)為ABE。④A.單位時(shí)間內(nèi)生成2molH2的同時(shí)消耗1molCO表示正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B.反應(yīng)過程中c(CO)：c(CH3OH)＝1：1不能說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C.密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此恒溫恒容時(shí)，混合氣體的密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；D.絕熱恒容時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化說明溫度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確，答案選AD。