Question

实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO₂转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下图1表示该反应过程中能量变化：

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是____________(填字母)。

A．△H＞0，△S＞0               B．△H＞0，△S＜0

C．△H＜0，△S＜0               D．△H＜0，△S＞0

（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO₂和4mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。

①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v(CO₂)＝         ；

H₂的转化率w(H₂) =        。

②该反应的平衡常数表达式K＝                。

③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是       (填字母)。

A．升高温度

B．将CH₃OH(g)及时液化抽出

C．选择高效催化剂

（3）25℃，1.01×10⁵Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：_____________。

Answer

（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】

试题分析：（1）根据图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以反应是放热反应。根据方程式可知，该反应是体积减小的可逆反应，所以△S小于0，答案选C。

（2）①根据图像可知，反应进行到10min是物质的浓度不再发生变化，说明反应达到平衡状态，则从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)＝（1.0－0.25）mol/L÷10min＝0.075 mol·L－1·min－1；消耗氢气的物质的量浓度是（1.0－0.25）mol/L×3，则H2的转化率w(H2) =。

②平衡时CO2和氢气的浓度分别是0.25mol/L和1.75mol/L，生成物甲醇和水的浓度都是0.75mol/L，所以该反应的平衡常数K＝

③正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动。将CH3OH(g)及时液化抽出，相当于是降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动；催化剂不能影响平衡状态，所以答案选B。

（3）16g甲醇的物质的量是0.5mol，燃烧放出363.3kJ的热量，所以该反应的热化学方程式CH3OH（l）+O2 ＝CO2(g)+2H2O(l) △H＝－726.6 kJ·mol-1。

考点：考查反应热、熵变、反应速率、化学平衡常数、外界条件对平衡状态的影响以及热化学方程式的书写