Question

【題目】工業(yè)上已經(jīng)實現(xiàn)CO2與H2反應合成甲醇。在一恒溫、恒容密閉容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖所示。 請回答：

‘

（1）該密閉容器的容積是______________L。

（2）達到平衡狀態(tài)的時刻是_______________min(填“3”或“10”)。

（3）在前10min內(nèi)，用CO2濃度的變化表示的反應速率(CO2)=_____________mol／(L·min)。

（4）10min時體系的壓強與開始時壓強之比為______。

（5）該溫度下，反應的化學平衡常數(shù)數(shù)值是____。

（6）已知： ① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH= -90.1 kJ·mol-1 ②CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.1 kJ·mol-1,則CO2與H2反應合成CH3OH(g)的熱化學方程式為_____，反應在10 min內(nèi)所放出的熱量為_____kJ.

Answer 1

【答案】2 10 0.075 5：8 5.3 CO2(g)+ 3H2 (g)= CH3OH(g) ΔH=-49kJ/mol 73.5

【解析】

(1)圖示起始時CO2的物質(zhì)的量為2 mol，濃度為1mol/L，結(jié)合c=計算容器的體積；

(2)當各物質(zhì)的濃度不再隨時間的變化而變化時，反應處于平衡狀態(tài)；

(3)根據(jù)v=計算反應速率；

(4)恒溫恒容條件下，容器內(nèi)壓強與氣體的物質(zhì)的量成正比；

(5)平衡常數(shù)K=；

(6)已知： ① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH= -90.1 kJ·mol-1，②CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.1 kJ·mol-1，由蓋斯定律①-②得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，則可計算△H和平衡時反應放出的熱量。

(1)圖示起始時CO2的物質(zhì)的量為2 mol，濃度為1mol/L，則容器的體積V===2L；

(2)當反應進行到10min時，各物質(zhì)的濃度不再隨時間的變化而變化，此時反應處于平衡狀態(tài)；

(3)平衡時CO2的物質(zhì)的量濃度0.25mol/L，△c=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，則(CO2)====0.075 mol／(L·min)；

(4)由CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)可知平衡時H2的物質(zhì)的量濃度為-0.75mol/L×3=0.75 mol/L，H2O(g)的濃度為0.75mol/L,結(jié)合恒溫恒容條件下，容器內(nèi)壓強與氣體的物質(zhì)的量成正比，可知10min時體系的壓強與開始時壓強之比為=5:8；

(5)平衡常數(shù)K===5.3；

(6)已知： ① CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH= -90.1 kJ·mol-1，②CO(g) +H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.1 kJ·mol-1，由蓋斯定律①-②得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，則此反應的△H=(-90.1 kJ·mol-1)-(-41.1 kJ·mol-1)=ΔH=-49kJ/mol；

反應在10 min內(nèi)參加反應的CO2的物質(zhì)的量為0.75mol/L×2=1.5mol,放出的熱量為49kJ/mol×1.5mol=73.5kJ。