Question

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：

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=﹣442.8kJ•mol^﹣1

2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=﹣566.0kJ•mol^﹣1

H₂O（g）=H₂O（l）△H=﹣44.0kJ•mol^﹣1

则2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=

（2）已知C(s)＋H₂O(g)＝CO(g)＋H₂(g) ΔH＝akJ·mol^－1

2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g)       ΔH＝－220kJ·mol^－1

H－H、O＝O和O－H键的键能分别为436、496和462kJ·mol^－1,则a为____________________

（3）工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法，该反应为：

CO₂（g）+3H₂（g）⇌ CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=﹣49.0kJ•mol^﹣1

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=      ；

（4）一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H＜0

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，但反应热不变

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=50L²•mol^﹣2，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

物质	CO	H2	CH3OH
物质的量/（mol）	0.4	0.4	0.8

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

Answer

（1）－1275.6 kJ•mol﹣1 （2）＋130

（3）① 0.125 mol/(L·min) ②0.5 （4）① d e ② ＝

【解析】

试题分析：（1）①CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=﹣442.8kJ•mol﹣1，

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=﹣566.0kJ•mol﹣1，

③H2O（g）=H2O（l）△H=﹣44.0kJ•mol﹣1，根据盖斯定律，①×2+②-③×4得2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）则△H=﹣442.8×2+（﹣566.0）-（﹣44.0×4）=－1275.6 kJ•mol﹣1；

（2）①C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝akJ·mol－1，②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－220kJ·mol－1，①×2-②得：2H2O（g）═O2（g）+2H2（g）△H=（2a+220）kJ•mol-1＞0， 4×462-496-2×436=2a+220，解得a=+130 kJ·mol－1；

（3）①由题意可知，8min时参加反应的氢气为8×75%=6mol，则v（H2）=（6/2）÷8=0.375mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（CO2）=1/3v（H2）=1/3×0.375=0.125mol/（L•min）；②8min时，反应到达平衡，参加反应的氢气为6mol，平衡时氢气的物质的量为2mol，氢气的浓度变化量为6/2=3mol/L，则：

CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）

开始c（mol/L）：3 4 0 0

变化c（mol/L）：1 3 1 1

平衡c（mol/L）：2 1 1 1

则该温度下平衡常数k=（1×1）/(13×2)=0.5；

（4）①A．混合气体的总质量和体积不变，密度一直不变，则若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，a错误；b．反应达到平衡后，通入CH3OH（g），平衡逆向移动，b错误；c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，各物质的浓度没变，平衡不移动，c错误；d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，d正确；e．若使用催化剂，降低活化能，会改变反应的途径，但反应热不变，e正确；答案选de ；②Qc=0.4/(0.22×0.2)=50=K，反应达到平衡状态，v正=v逆

考点：反应热，平衡移动的影响因素，平衡常数