Question

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

(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水的熱化學方程式_______________________。

(2)在容積為1L的密閉容器中，投入1molCO和2molH2，在不同條件下發生反應：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。實驗測得平衡時甲醇的物質的量隨溫度、壓強變化如圖1所示：

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

②M點時，CO的轉化率為________。506K時該反應的平衡常數K=________(保留三位小數)。

③某同學繪制的壓強為p時，不同溫度下上述反應的平衡常數的對數值(lgK)如圖2所示。A、B、C、D、E五點中能正確表示該反應的lgK與溫度(T)的關系的點為____________。

④下列敘述能說明反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)達到平衡狀態的是________(填序號)。

A.單位時間內生成2molH2的同時消耗1molCO

B.反應過程中c(CO)：c(CH3OH)=1：1

C.恒溫恒容時，混合氣體的密度保持不變

D.絕熱恒容時，反應的平衡常數不再變化

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，甲醇的物質的量減少，說明平衡逆向移動，正反反應放熱 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水的熱化學方程式為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，甲醇的物質的量減少，說明平衡逆向移動，正反應放熱，因此該反應的△H＜0。②M點時甲醇是0.25mol，根據方程式可知消耗CO是0.25mol，所以CO的轉化率為25%。平衡時消耗氫氣是0.5mol，剩余CO和氫氣分別是0.75mol、1.5mol，容積為1L，所以506K時該反應的平衡常數K＝。③正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向進行，平衡常數減小，lgK減小，所以能正確表示該反應的lgK與溫度(T)的關系的點為ABE。④A.單位時間內生成2molH2的同時消耗1molCO表示正逆反應速率相等，達到平衡狀態，A正確；B.反應過程中c(CO)：c(CH3OH)＝1：1不能說明正逆反應速率相等，反應不一定達到平衡狀態，B錯誤；C.密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，因此恒溫恒容時，混合氣體的密度保持不變不能說明反應達到平衡狀態，C錯誤；D.絕熱恒容時，反應的平衡常數不再變化說明溫度不再發生變化，反應達到平衡狀態，D正確，答案選AD。