Question

實現 “節能減排” 和“低碳經濟”的一項重要課題就是如何將CO₂轉化為可利用的資源。目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下圖1表示該反應過程中能量變化：

（1）關于該反應的下列說法中，正確的是____________(填字母)。

A．△H＞0，△S＞0               B．△H＞0，△S＜0

C．△H＜0，△S＜0               D．△H＜0，△S＞0

（2）為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為l L的密閉容器中，充入l mol CO₂和4mol H₂，一定條件下發生反應：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如上圖2所示。

①從反應開始到平衡，CO₂的平均反應速率v(CO₂)＝         ；

H₂的轉化率w(H₂) =        。

②該反應的平衡常數表達式K＝                。

③下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是       (填字母)。

A．升高溫度

B．將CH₃OH(g)及時液化抽出

C．選擇高效催化劑

（3）25℃，1.01×10⁵Pa時，16g液態甲醇完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出363.3kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式：_____________。

 

Answer 1

【答案】

（1） C   （2）①0.075mol·L^－1·min^－1   56.25%② 略, ③ B

（3）CH₃OH（l）+O₂ ＝CO₂(g)+2H₂O(l) △H＝－726.6 kJ·mol^-1

【解析】

試題分析：（1）根據圖1可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，所以反應是放熱反應。根據方程式可知，該反應是體積減小的可逆反應，所以△S小于0，答案選C。

（2）①根據圖像可知，反應進行到10min是物質的濃度不再發生變化，說明反應達到平衡狀態，則從反應開始到平衡，CO₂的平均反應速率v(CO₂)＝（1.0－0.25）mol/L÷10min＝0.075 mol·L^－1·min^－1；消耗氫氣的物質的量濃度是（1.0－0.25）mol/L×3，則H₂的轉化率w(H₂) =。

②平衡時CO₂和氫氣的濃度分別是0.25mol/L和1.75mol/L，生成物甲醇和水的濃度都是0.75mol/L，所以該反應的平衡常數K＝

③正方應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動。將CH₃OH(g)及時液化抽出，相當于是降低生成物濃度，平衡向正反應方向移動；催化劑不能影響平衡狀態，所以答案選B。

（3）16g甲醇的物質的量是0.5mol，燃燒放出363.3kJ的熱量，所以該反應的熱化學方程式CH₃OH（l）+O₂ ＝CO₂(g)+2H₂O(l) △H＝－726.6 kJ·mol^-1。

考點：考查反應熱、熵變、反應速率、化學平衡常數、外界條件對平衡狀態的影響以及熱化學方程式的書寫

點評：該題是中等難度的試題，試題綜合性強，貼近高考。在注重對學生教材基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養，意在提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于調動學生的學習興趣和學習積極性，提高學生的應試能力。