Question

【題目】氫氣不僅是新能源，也是重要的化工原料。

（1）氫氣可由甲烷制備:CH4 (g)+H2O(l)CO(g)+3H2 (g)ΔH=+250.1 kJ·mol-1，已知298 K時，CH4(g)、CO(g)的燃燒熱分別為890 kJ·mol-1、283 kJ·mol-1。寫出氫氣燃燒熱的熱化學方程式___________。

（2）利用反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 　ΔH合成清潔能源CH3OH，CO的平衡轉化率與溫度的關系如圖所示:

①該可逆反應的正反應ΔH______0； A、B、C三點平衡常數KA、KB、KC的大小關系是_____； 壓強p1___p2(填“>”“<”或“=”)； 在T1和p2條件下，由D點到B點過程中，正、逆反應速率之間的關系: v正___v逆(填“>”“<”或“=”)。

②若在恒溫恒容條件下進行上述反應，能表示該可逆反應達到平衡狀態的是_____________________ (填序號)。

a.CO物質的量保持不變

b.單位時間內消耗CO的濃度和生成甲醇的濃度相等

c.混合氣體的壓強不再變化

d.混合氣體的密度不再變化

③在2 L恒容密閉容器中充入2 mol CO和4 mol H2，在p2 (和T2條件下經10 min達到平衡狀態C點，在該條件下，v(CH3OH)=______________________；平衡常數K為_________________________________

Answer 1

【答案】H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.7 kJ·mol-1 < KA=KB>KC < > ac 0.05 mol·L-1·min-1 1 L2·mol-2

【解析】

（1）這是一道典型的蓋斯定律的應用，根據已有條件來進行操作即可；

（2）根據題圖可以看出，當壓強一定的情況下，溫度越高反應物的轉化率越低，即越熱越不反應，則正反應是放熱的，而溫度一定的情況下，p1的轉化率沒有p2高，正反應是氣體分子數減少的，因此壓強越大正反應進行得越徹底，故p2的壓強大于p1，據此來分析即可；

（1）列出三個式子：①；②；③；再根據蓋斯定律，由(②－①－③)÷3得到。

（2）①從圖像中可以看出，隨著溫度升高，CO的平衡轉化率降低，說明正反應是放熱反應；K只與溫度有關，A、B兩點溫度相同，K相同，B和C兩點壓強相同，且T1<T2，升高溫度，K減小，故KA＝KB>KC；溫度相同，增大壓強，CO的平衡轉化率增大，故p1<p2；D點到B點(未平衡狀態到平衡狀態)CO的轉化率增大，正反應速率大于逆反應速率；

②a.CO的物質的量不變，即濃度不變，說明反應達到平衡狀態，a正確；

b.單位時間內消耗CO的濃度和生成甲醇的濃度必然相等，b錯誤；

c.混合氣體的壓強不變，說明各物質的濃度不變，故反應達到平衡狀態，c正確；

d.混合氣體的密度始終不變，密度不變不能說明反應達到平衡狀態，d錯誤;

答案選ac；

③在2 L恒容密閉容器中充入2 mol CO和4 mol H2，在p2 (和T2條件下經10 min達到平衡狀態C點，在該條件下，CO的平衡轉化率為0.5，則；CO、 H2，和CH3OH的平衡常數濃度分別為，0.5mol/L、1mol/L和0.5mol/L，因此，。