Question

（11分）应用化学学科知识，回答下列问题

（1）最近有科学家提出构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。已知在常温常压下：

2CH₃OH(l)+3O₂(g) = 2CO₂(g)+4H₂O(g)  △H = －1275.6 kJ/mol

2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)   △H = －566.0 kJ/mol

H₂O(g)=H₂O（1）  △H = －44.0 kJ/mol

则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为  ________。

（2）水煤气经压缩升温后进入10m³甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g) △H= + 181.6KJ/mol。此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H₂，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度/（mol·L^－1）	0.2	0.1	0.4

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

（3）已知A和B在一定条件下可建立如下平衡：2A(g)+B(g)2C(g)。在500℃时，分别将2 molA和1molB置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中（两容器起始容积都为10L），充分反应。

①达到平衡所需时间是Ⅰ      Ⅱ（填“>”、“<”或“=”，下同）。达到平衡后，两容器中C的体积分数关系是Ⅰ      Ⅱ。

②平衡时，测得容器Ⅱ中的压强减小了30%，则该容器中A的转化率为          。

Answer

（1）CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H = -442.8 kJ/mol（3分）

（2） > （2分） （3） ①< （2分） >（2分） ② 90%（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，将已知反应（①－②＋③×4）÷2得到CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），所以该反应的△H=[（-1275.6kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）-（-44.0kJ/mol）×4]÷2＝442.8kJ•mol-1，即CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1。

（2）由表中数据可知，平衡时时氢气的浓度为0.2mol/L、CO的浓度为0.1mol/L、甲醇的浓度为0.4mol/L，则此时的浓度商Qc＝＝100，小于平衡常数160，故反应向正反应方向进行，故V正＞V逆。

（3）①平衡：2A（g）+B（g）2C（g），是一个反应后气体系数和减小的反应，所以恒容容器下，反应达到平衡状态，恒压容器中随反应进行，为保持恒压，压强增大，达到平衡所需时间少，平衡正向移动，CO2的体积分数增大，CO2的体积分数关系是，恒压容器I大于恒容容器。

②在500℃时，分别将2mol A和1mol B置于恒容容器Ⅱ中（两容器起始容积都为10L），设A消耗物质的量为x 2A（g）+B（g）2C（g）

起始量（mol） 2 1 0

变化量（mol） x 0.5 x x

平衡量（mol） 2-x 1-0.5x x

容器Ⅱ中的压强减小了30%，气体物质的量减小30%

3-3×30%＝2-x+1-0.5x+x

X＝1.8mol

A的转化率＝×100%＝90%。

考点：考查盖斯定律的应用、化学平衡计算以及外界条件对平衡状态的影响等