Question

应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手，如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景。

Ⅰ.已知：①CH₃OH（g）+H₂O（l）=CO₂（g）+3H₂（g）  ΔH=+93.0kJ·mol^－1

②CH₃OH(g)＋1/2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂(g)  ΔH＝－192.9 kJ·mol^－1

③CH₃OH(g)=CH₃OH(l)    ΔH＝－38.19 kJ·mol^－1

则表示CH₃OH的燃烧热的热化学方程式为______________________________________________。

Ⅱ.在一定条件下用CO和H₂合成CH₃OH：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），在2L恒容密闭容器中充入1mol CO和2molH₂，在催化剂作用下充分反应。下图表示平衡混合物中CH₃OH的体积分数在不同压强下随温度的变化的平衡曲线。回答下列问题：

（1）该反应的反应热ΔH_______0（填“>”或“<”），压强的相对大小：p₁_______p₂（填“>”或“<”）。

（2）压强为p₂，温度为300℃时，该反应的化学平衡常数K=________________。

（3）下列各项中，不能说明该反应已经达到平衡的是________________________________。

A．容器内气体压强不再变化           B．v（CO）：c（H₂）：v（CO₃OH）=1:2:1

C．容器内的密度不在变化             D．容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化

E.容器内各组分的质量分数不再变化

（4）某温度下在保证H₂浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡_________（填字母）。

A．向正反应方向移动     B．向逆反应方向移动     C．不移动

作出此判断的依据是__________________________________________________________________。

Answer

CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） ΔH=-726.51kJ·mol-1 < > K=48 BC C 保证c（H2）不变情况下，增大容器体积，c（CH3OH）与c（CO）同等倍数减小，根据浓度商，所以平衡不移动

【解析】Ⅰ.已知：① CH3OH（g）+H2O（l）=CO2（g）+3H2（g）  ΔH=+93.0kJ·mol－1

② CH3OH(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)  ΔH＝－192.9 kJ·mol－1

③ CH3OH(g)=CH3OH(l)    ΔH＝－38.19 kJ·mol－1

根据盖斯定律可知，②×3－①×2－③即得到甲醇的燃烧热的热化学方程式：CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）  ΔH=-726.51kJ·mol-1，故答案为：CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）  ΔH=-726.51kJ·mol-1；

Ⅱ. （1）.据图可知，随着温度的升高，CH3OH的体积分数逐渐减小，说明升高温度，平衡逆向移动，则该反应的正反应为放热反应，△H＜0；因该反应的正反应是气体体积减小的反应，则增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，即压强越大，CH3OH的体积分数越大，据图可知，压强为P1时CH3OH的体积分数大于压强为P2时CH3OH的体积分数，所以P1＞P2，故答案为：＜；＞；

（2）. 压强为P2，温度为300℃时，CH3OH的体积分数为50%，根据三段式法有：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol） 1 2 0

转化量（mol） x 2x x

平衡量（mol） 1－x 2－2x x

×100%=50%，解得x=0.75mol，则达到平衡时CO、H2、CH3OH的浓度分别为：0.125mol/L、0.25mol/L、0.375mol/L，所以平衡常数K==48，故答案为48；

（3）. A．该反应是反应前后气体体积变化的可逆反应，容器内气体压强不再变化，说明反应达到了平衡状态，故A正确；B．v（CO）：c（H2）：v（CO3OH）=1:2:1，因未指明是正反应速率还是逆反应速率，则不能说明反应达到了平衡状态，故B错误；C．因容器恒容且反应前后总质量不变，则容器内的密度始终不变，所以容器内的密度不再变化不能说明反应达到了平衡状态，故C错误； D．因该反应的气体总质量不变，而反应前后气体物质的量不相等，所以容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明反应达到了平衡状态，故D正确；E.容器内各组分的质量分数不再变化，说明反应达到了平衡状态，故E正确；答案选BC。

（4）.某温度下在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，则c（CH3OH）与c（CO）同等倍数减小，根据浓度商的表达式可知，Qc不变，则平衡不移动，故答案为：C；保证c（H2）不变情况下，增大容器体积，c（CH3OH）与c（CO）同等倍数减小，根据浓度商，所以平衡不移动。