Question

甲醇是重要的工业原料.煤化工可以利用煤炭制取水煤气从而合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）。常温常压下反应的能量变化如图1所示：

②

化学键	H—H	H—O	O=O
键能kJ/mol	436	x	496

③CO（g）+ O₂（g）=CO₂（g）     △H=-280kJ/mol

H₂（g）+O₂（g）=H₂O（l）     △H=-284kJ/mol

H₂O（l）=H₂O（g）    △H=+44kJ/mol

请回答下列问题：

（1）甲醇气体分解为CO和H₂两种气体这一反应的活化能为__kJ/mol；

（2）请写出表示气态甲醇燃烧热的热化学方程式__；

（3）H—O的键能x值为__；

（4）如图2：在一容积可变的密闭容器中充入10molCO气体和30molH₂气体，当达到平衡状态A时，容器的体积为20L。如反应开始时仍充入10molCO和30molH₂，则在平衡状态B时容器的体积V（B）=___L；

（5）在甲、乙、丙三个不同密闭容器中按不同方式投料，一定条件下发生该反应（起始温度和起始体积相同，反应物和生成物反应前后均为气态）.相关数据如表所示：

容器	甲	乙	丙
相关条件	恒温恒容	绝热恒容	恒温恒压
反应物投料	1molCO、2molH2	1molCH3OH	1molCH3OH
平衡时容器体积	V（甲）	V（乙）	V（丙）
反应的平衡常数K	K（甲）	K（乙）	K（丙）
平衡时CH3OH的浓度/mol•L^-1	C（甲）	C（乙）	C（丙）
平衡时CH3OH的反应速率/mol•L^-1•min^-1	v（甲）	v（乙）	v（丙）

则下列说法正确的是___。

A.V（甲）＞V（丙）

B.K（乙）＞K（丙）

C.c（乙）＞c（甲）

D.v（甲）=v（丙）

Answer

510 CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-757kJ•mol-1 462 7 BC

【解析】

活化能为活化分子具有的能量；燃烧热的热化学方程式中，可燃物为1mol，反应生成稳定的氧化物，由图1可得热化学方程式：①CO（g）+2H2（l）=CH3OH（g）△H=-91kJ/mol；反应热=反应物总键能-生成物总键能，进而计算x的值；合成甲醇的反应为放热反应，甲为恒温恒容，乙为绝热恒容，乙温度降低，平衡常数增大，丙恒温恒压，体积应增大。

(1)由图像可知甲醇的活化能为（419+91）kJ/mol=510kJ/mol。

(2)燃烧热的热化学方程式中，可燃物为1mol，反应生成稳定的氧化物。由图1可得热化学方程式：①CO（g）+2H2（l）=CH3OH（g）△H=-91kJ/mol，又已知：②CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-280kJ/mol ③H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-284 kJ/mol，根据盖斯定律，③×2+②-①可得CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-757kJ•mol-1。

(3)已知：H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=-284 kJ/mol，H2O（l）═H2O（g）△H=+44kJ/mol
二者相加可得：H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H=-240 kJ/mol；反应热=反应物总键能-生成物总键能，则436kJ/mol+×496kJ/mol-2×x kJ/mol=-240kJ/mol，解得x=462。
(4)A、B两容器温度相同，即化学平衡常数相等，由图可知A点时CO的转化率为50%，则平衡时CO的物质的量为5mol，H2的物质的量为20mol，甲醇的物质的量为5mol，则；在B点时CO的转化率为0.8，平衡时CO的物质的量为（10mol-10mol0.8）=2mol，H2的物质的量为（30mol-28mol）=14mol，甲醇的物质的量为8mol，设体积为VL，则有K==1，解得V=7L。
(5)A．丙为甲醇的分解，是气体体积增大的反应，所以丙恒温恒压，体积变大，甲恒温恒容，体积不变，所以，V甲＜V丙，A错误；
B．合成甲醇是放热反应，其逆反应甲醇分解就是吸热的，乙绝热容器，丙恒温，所以乙反应后比丙温度低，向吸热方向进行的程度小，平衡时乙中甲醇浓度比丙高，CO和氢气浓度比丙低，K乙＞K丙，B正确；
C．条件相同时，甲与乙是等效平衡．甲与乙容器体积相同，乙分解甲醇吸热导致乙比甲温度低，平衡向合成甲醇方向移动，平衡时甲醇浓度乙大于甲，即c乙＞c甲，C正确；
D．甲与丙起始温度和起始体积相同，恒温条件下反应，丙在恒压条件下分解甲醇生成氢气和CO，平衡时体积比反应前大，即平衡时丙体积大于甲，则压强甲大于丙，所以υ甲＞υ丙，D错误；

答案选BC。