Question

甲醇是一種很好的燃料，工業上可用多種原料通過不同的反應制得甲醇．
（1）已知在常溫常壓下：
CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂0（l）△H=-442.8kJ?mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1     
則2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=

 

kJ?mol^-1
（2）工業上正在研究利用來生產甲醇燃料的方法，該反應為：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
在某溫度下，將6mol CO₂和8mol H₂充入容積為2L的密閉容器中，8分鐘時達平衡狀態，H₂的轉化率為75%．請回答：
①用CH₃OH表示該反應在0-8min內的平均反應速率v（CH₃OH）=

 

．
②此溫度下該反應平衡常數K=

 

L²?mol^-2；
③若在上述平衡體系中，再充入2mol H₂，反應達到平衡后的轉化率

 

75%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）一氧化碳與氫氣也可以合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0
①若該反應在恒溫恒容條件下進行，下列說法正確的是

 

；
a．若混合氣體的密度不再改變，說明反應已達化學平衡狀態
b．反應達到平衡后，通入CH₃OH（g）使壓強增大，平衡向右移動
c．反應達到平衡后，通入氬氣使壓強增大，平衡向右移動
d．反應達到平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小
e．若使用催化劑，會改變反應的途徑，但反應的不變
②某溫度下，在一個容積為2L的密閉容器中進行該反應，已知此溫度下的平衡常數K=50L²?mol^-2，反應到某時刻測得各組分的物質的量如下：

物質	CO	H2	CH3OH
物質的量/（mol）	0.4	0.4	0.8

請比較此時正、逆反應速率的大小：v_正

 

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據蓋斯定律解答；
（2）①根據v=

△c

△t

計算；
②根據三段式計算平衡時各組分的濃度，計算平衡常數；
③平衡以后通入氫氣，二氧化碳的轉化率增大，氫氣的轉化率減小；
（3）①a．恒溫恒容條件下，質量守恒，密度ρ=

m

V

是一個常量，不能說明反應已達化學平衡狀態，故錯誤；
b．由于是恒溫恒容，通入CH₃OH（g）使壓強不變，平衡不移動；
c．反應達到平衡后，通入氬氣壓強不變，平衡向左移動；
d．反應達到平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小；
e．平衡常數是只與溫度有關的物理量．若使用催化劑，會改變反應的途徑，但反應的平衡常數不變；
②計算出此時的此時

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

與平衡常數比較，根據平衡的移動方向判斷正逆反應速率的大小．

解答： 解：（1）CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂0（l）△H=-442.8kJ?mol^-1 ①
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-556.0kJ?mol^-1 ②
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ?mol^-1                            ③
由熱化學方程式①×2+②-③×4，根據蓋斯定律反應熱△H也做相應的變化，得2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1，
故答案為：-1275.6；
（2）①反應的氫氣的物質的量為8mol×75%=6mol，根據CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1，知生成的CH₃OH為2mol，根據v=

△c

△t

=

2mol 2L

8min

=0.125mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.125 mol?L^-1?min^-1；
②由化學平衡CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O
起始量     6mol  8mol   0    0
變化量     2mol  6mol   2mol 2mol
平衡量     4mpl  2mol   2mol 2mol
CO₂、3H₂、CH₃OH、H₂O的物質的量濃度分別為2mol/L、1mol/L、1mol/L、1mol/L，
平衡常數K=

c(CH3OH)c(H2O)

c3(H2)c(CO2)

=

1mol/L×1mol/L

(1mol/L)3×2mol/L

=0.5，故答案為：0.5；
③平衡以后通入氫氣，二氧化碳的轉化率增大，氫氣的轉化率減小，故答案為：小于；
（3）①a．恒溫恒容條件下，質量守恒，密度ρ=

m

V

是一個常量，不能說明反應已達化學平衡狀態，故錯誤；
b．由于是恒溫恒容，通入CH₃OH（g）使壓強不變，平衡不移動，故錯誤；
c．反應達到平衡后，通入氬氣壓強不變，平衡向左移動，故錯誤；
d．反應達到平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，故正確；
e．平衡常數是只與溫度有關的物理量．若使用催化劑，會改變反應的途徑，但反應的平衡常數不變，故正確；
故答案為：de；
②此時

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

=

0.8

0.4×0．42

=K=50L²?mol^-2，所以反應處于平衡狀態，正、逆反應速率相等，故答案為：=．

點評：本題考查了利用蓋斯定律進行有關反應熱的計算、化學平衡的影響因素以及平衡平衡狀態的判斷，難度不大，注意利用三段式進行有關化學平衡的計算．