Question

（12分）实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO₂转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol^-1)的变化：

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是____________(填字母)。

A．△H＞0，△S＞0     B．△H＞0，△S＜0

C．△H＜0，△S＜0      D．△H＜0，△S＞0

（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO₂和4mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。

①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v(CO₂) ＝                 ；H₂的转化率w(H₂) =         。

②该反应的平衡常数表达式K＝                 。

③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是                 (填字母)。

A．升高温度

B．将CH₃OH(g)及时液化抽出

C．选择高效催化剂

D．再充入l molCO₂和4 molH₂

（3）25℃，1.01×10⁵Pa时，16g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：                                            。

Answer

（1）C （2）①0.075mol.L-1.min-1 56.25% ②C(CH3OH).C(H2O)/C(CO2).C3(H2) ③ BD （3）CH3OH（l）+O2 ＝CO2(g)+2H2O(l) △H＝－726.6 kJ·mol-1

【解析】

试题分析：：（1）依据反应和图象分析判断：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），气体的物质的量减少，反应是熵减少的反应△S＜0；反应物能量高于生成物的能量，判断反应是放热反应，△H＜0，

故答案为：C；（2）二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行浓度增大；10nim内达到平衡，生成甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L，则：

①v（CH3OH）==0.075mol/（L•min）；浓度变化量之比等于化学计量数之比，△c（H2）=0.75mol/L×3=2.25mol/L，参加反应的氢气的物质的量=2.25mol/L×1L=2.25mol，故氢气的转化率=×100%=75%，故答案为：0.075mol/（L•min）；75%；②CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常数表达式C(CH3OH).C(H2O)/C(CO2).C3(H2)③ 措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是：A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；故A错误；B、将CH3OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量，平衡正向进行，故B正确；C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡，故C错误；D、再充入l molCO2和4molH2，增大压强平衡正向进行，故D正确；

故选：BD；（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时，放出热量=363.3kJ×=726.6kJ，故甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.6 kJ•mol-1；故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.6 kJ•mol-1；

考点：化学平衡常数