Question

（12分）甲醇是一种很好的燃料，工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇。

（1）已知在常温常压下：

（2）工业上正在研究利用CO₂和H₂来生产甲醇燃料的方法，该反应为：

在某温度下，将6mol CO₂和8mol H₂ 充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H₂的转化率为75%。请回答：

①用CH₃OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v(CH₃OH) =                 ．

②此温度下该反应平衡常数K=____________;

③若在上述平衡体系中，再充入2mol H₂，反应达到平衡后H₂的转化率_________75%  （填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3） 一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：

①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是         ；

  a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态

    b．反应达到平衡后，通入CH₃OH(g)使压强增大，平衡向右移动

    c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动

    d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

  e．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的焓变不变

②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数

K=50 ，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

   

    请比较此时正、逆反应速率的大小：v_正     v_逆（填“>”、“<”或“=”）

Answer

（12分，每空2分）

（1）－1275.6 KJ·min－1

（2）① 0.125 mol·L－1·min－1 ②0.5 L2·mol－2 ③小于

（3）① d e ② ＝

【解析】

试题分析：（1）根据盖世定律可知，要求反应的∆H=2∆H1+∆H2—4∆H3，带入各反应的数据可得∆H=－1275.6 KJ·min－1

（2）①根据“三段式 ”进行计算，CO2+ 3H2 CH3OH+H2O

起始浓度（mol•L‾1） 3 4 0 0

转化浓度（mol•L‾1） 1 3 1 1

平衡浓度（mol•L‾1） 2 1 1 1

v(CH3OH) =1mol/L÷8min=0.125 mol·L－1·min－1。

②平衡常数K=1mol/L×1mol/L÷[2mol/L×(1mol•L‾1)3]= 0.5 L2·mol－2

③若在上述平衡体系中，再充入2mol H2，H2起始浓度增大，所以反应达到平衡后H2的转化率减小，小于75%。

（3）①a、反应热器为恒温恒容，气体体积为定值，根据质量守恒定律，气体的质量为定值，所以混合气体的密度为定值，则混合气体的密度不再改变，不能说明反应已达化学平衡状态，错误；b、反应达到平衡后，通入CH3OH(g)，生成物的浓度增大，平衡向左移动，错误；c、反应达到平衡后，通入氩气，反应体系中各物质浓度不变，平衡不移动，错误；d、该反应为放热反应，所以反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，正确；e、若使用催化剂，会改变反应的途径，根据盖斯定律，反应的焓变不变，正确。

②根据表中数据可求出浓度商，Q=0.4mol/L÷[0.2mol•L‾1×(0.2mol•L‾1)2]= 50 = K，说明此时反应处于平衡状态，则v正=v逆。

考点：本题考查盖斯定律、化学平衡状态的判断、化学平衡移动及相关计算。