Question

【題目】應對霧霾污染、改善空氣質量需要從多方面入手，如開發利用清潔能源。甲醇是一種可再生的清潔能源，具有廣闊的開發和應用前景。

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

則表示CH3OH的燃燒熱的熱化學方程式為______________________________________________。

Ⅱ.在一定條件下用CO和H2合成CH3OH：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），在2L恒容密閉容器中充入1mol CO和2molH2，在催化劑作用下充分反應。下圖表示平衡混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化的平衡曲線。回答下列問題：

（1）該反應的反應熱ΔH_______0（填“>”或“<”），壓強的相對大小：p1_______p2（填“>”或“<”）。

（2）壓強為p2，溫度為300℃時，該反應的化學平衡常數K=________________。

（3）下列各項中，不能說明該反應已經達到平衡的是________________________________。

A．容器內氣體壓強不再變化 B．v（CO）：c（H2）：v（CO3OH）=1:2:1

C．容器內的密度不在變化 D．容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化

E.容器內各組分的質量分數不再變化

（4）某溫度下在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，平衡_________（填字母）。

A．向正反應方向移動 B．向逆反應方向移動 C．不移動

作出此判斷的依據是__________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） ΔH=-726.51kJ·mol-1 < > K=48 BC C 保證c（H2）不變情況下，增大容器體積，c（CH3OH）與c（CO）同等倍數減小，根據濃度商，所以平衡不移動

【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

根據蓋斯定律可知，②×3－①×2－③即得到甲醇的燃燒熱的熱化學方程式：CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-726.51kJ·mol-1，故答案為：CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-726.51kJ·mol-1；

Ⅱ. （1）.據圖可知，隨著溫度的升高，CH3OH的體積分數逐漸減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，則該反應的正反應為放熱反應，△H＜0；因該反應的正反應是氣體體積減小的反應，則增大壓強，平衡正向移動，CH3OH的體積分數增大，即壓強越大，CH3OH的體積分數越大，據圖可知，壓強為P1時CH3OH的體積分數大于壓強為P2時CH3OH的體積分數，所以P1＞P2，故答案為：＜；＞；

（2）. 壓強為P2，溫度為300℃時，CH3OH的體積分數為50%，根據三段式法有：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol） 1 2 0

轉化量（mol） x 2x x

平衡量（mol） 1－x 2－2x x

×100%=50%，解得x=0.75mol，則達到平衡時CO、H2、CH3OH的濃度分別為：0.125mol/L、0.25mol/L、0.375mol/L，所以平衡常數K==48，故答案為48；

（3）. A．該反應是反應前后氣體體積變化的可逆反應，容器內氣體壓強不再變化，說明反應達到了平衡狀態，故A正確；B．v（CO）：c（H2）：v（CO3OH）=1:2:1，因未指明是正反應速率還是逆反應速率，則不能說明反應達到了平衡狀態，故B錯誤；C．因容器恒容且反應前后總質量不變，則容器內的密度始終不變，所以容器內的密度不再變化不能說明反應達到了平衡狀態，故C錯誤； D．因該反應的氣體總質量不變，而反應前后氣體物質的量不相等，所以容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化，說明反應達到了平衡狀態，故D正確；E.容器內各組分的質量分數不再變化，說明反應達到了平衡狀態，故E正確；答案選BC。

（4）.某溫度下在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，則c（CH3OH）與c（CO）同等倍數減小，根據濃度商的表達式可知，Qc不變，則平衡不移動，故答案為：C；保證c（H2）不變情況下，增大容器體積，c（CH3OH）與c（CO）同等倍數減小，根據濃度商，所以平衡不移動。