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。

（1）已知： ①CH3OH(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋3H2(g) Δ H=＋93.0 kJ·mol－1

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

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

則表示 CH3OH 的燃燒熱的熱化學方程式為___________ 。

（2）在一定條件下用CO和H2合成 CH3OH：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在2 L恒容密閉容器中充入1mol CO和2mol H2，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 Δ H________ 0（填“>” 或“<” ），壓強的相對大小與p1_______ p2（填“>” 或“<” ）。

②壓強為 p2，溫度為 300℃時，該反應的化學平衡常數的計算式為K=_______(只列算式不計算結果)。

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.υ (CO):υ (H2)=1:2

C.容器內的密度不再變化

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_______。

A.向正反應方向移動 B.向逆反應方向移動 C.不移動

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) Δ H=－726.51 kJ·mol-1 < > BC C

【解析】（1）已知： ①CH3OH(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋3H2(g) Δ H1=＋93.0 kJ·mol－1

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

③CH3OH(g)=CH3OH(l) Δ H3＝－38.19 kJ·mol－1

根據蓋斯定律，由②×3- ①×2-③得反應CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) Δ H=Δ H2×3-Δ H1×2-Δ H3=－726.51 kJ·mol-1；（2）①隨著溫度升高，甲醇的體積分數減少，根據勒夏特列原理，升高溫度，平衡向吸熱反應的逆方向移動，即正反應為放熱反應，Δ H<0；作等溫線，隨著壓強增大，平衡向體積減小的正方向移動，根據圖表可知p1>p2；②壓強為 p2，溫度為 300℃時，CH3OH的體積分數為50%，設CO的轉化率為x則CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始濃度(mol/L) 0.5 1 0

改變濃度(mol/L) 0.5x x 0.5x

平衡濃度(mol/L) 0.5-0.5x 1-x 0.5x

CH3OH的體積分數為×100%=50%，解得x=0.75，該反應的化學平衡常數的計算式為K==；③A、反應前后氣體系數之和不相等， 則壓強不變，說明反應達到平衡，選項A不選；B、沒有指明反應的方向，不能說明正逆反應速率相等，則不能證明達到平衡狀態，選項B選；C、根據密度的定義，恒容說明體積不變，組分都是氣體，質量不變，密度不變，不能說明反應達到平衡，選項C選；D、根據平均摩爾質量的定義，氣體質量不變，反應前后氣體系數之和不相等，氣體物質的量減少，因此平均摩爾質量不變，說明達到平衡狀態，選項D不選；E、根據化學平衡狀態的定義，當組分的質量分數不變，說明反應達到平衡，選項E不選。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， c(CH3OH)與c(CO)同等倍數減小，根據濃度商Qc=，推得 Qc=K，所以平衡不移動，答案選C。