Question

【題目】甲醇是重要的綠色能源之一，目前科學家用水煤氣（CO+H2）合成甲醇，其反應為：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g），△H=﹣128.1kJmol﹣1 ， 回答下列問題：
（1）該反應是可逆反應，為使化學反應速率和CO的轉化率都同時提高的措施有（寫兩條）．
（2）恒溫恒容條件能說明該可逆反應達平衡的是；
A.2v正（H2）=v逆（CH3OH）
B.n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）=1：2：1
C.混合氣體的密度不變
D.混合氣體的平均相對分子質量不變
（3）若上述可逆反應在恒溫恒容的密閉容器進行，起始時間向該容器中沖入1molCO（g）和2molH2（g）．實驗測得H2的平衡轉化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示．

①該反應的△S0，圖中的T1T2（填“＜”“＞”或“=”）
②T1下到達平衡狀態A時，容器的體積為2L，此時該反應的平衡常數為 ， 若達到平衡狀態B時，則容器的體積V（B）=L．
（4）已知：H2（g）燃燒熱△H=﹣285.8KJmol﹣1、和CO（g）燃燒熱△H=﹣283.0KJmol﹣1 ， 則CH3OH（g）燃燒熱的熱化學方程式是為 ．

Answer 1

【答案】
（1）增大壓強、增加氫氣的物質的量
（2）D
（3）＜,＜,4L2/mol2,0.4
（4） △H=﹣726.5kJ/mol
【解析】解：（1）該反應式可逆反應，隨著反應的進行，氣體分子總數減小，體系壓強減小，反應焓變＜0，表明反應是放熱反應，為了使化學反應速率和CO的轉化率同時提高，根據勒夏特列原理，可以考慮采取的措施有增大壓強，增加氫氣的物質的量．所以答案是：增大壓強、增加氫氣的物質的量．（2）恒溫恒容條件下，常用判斷化學反應達到平衡的判據有正逆反應速率，熱量變化情況，體系有氣體參與時的壓強變化等．

A．能判定化學反應達到平衡的速率關系應為v正（H2）=2v逆（CH3OH），故A錯誤；

B．當反應物按照化學計量比1：2反應，到達平衡時，各組分的物質的量之比需視具體的轉化率而定，n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）=1：2：1不可作為判據，故B錯誤；

C．混合氣體的密度為 ，在恒溫恒容密閉體系中，根據質量守恒定律，m混是不變的，整個反應過程混合氣體的密度是不變的，不可作為判據，股C錯誤；

D．混合氣體的平均相對分子質量為 ，由于化學反應前后，氣體的物質的量在改變，則混合氣體的平均相對分子質量隨著反應的進行將發生改變直到反應達到平衡，可以作為判據，故D正確．

故選D．（3）①反應在恒溫恒容密閉容器中進行，起始時向容器中沖入1molCO（g）和2molH2（g），實驗測得H2的平衡轉化率隨溫度（T）和壓強（p）的變化有圖，根據圖象，隨著該反應的進行，體系總壓強減小，氣體分子數減小，反應是熵減的反應，即體系的混亂度減小，故△S＜0；控制壓強不變，發現T1溫度下的H2轉化率更高，結合反應是放熱的反應（△H＜0）可知，溫度減小有利于反應物的轉化率提高，故T1＜T2．所以答案是：＜，＜．

②T1下達平衡狀態A時，根據圖象可知，此時體系壓強為p1，H2轉化率為0.5，已知容器的體積為2L，則平衡時，根據反應方程式：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），由于氫氣的轉化率為0.5，則氫氣轉化了△n（H2）=2mol×0.5=1mol，則CO轉化了△n（CO）=0.5mol，生成了CH3OH為△n（CH3OH）=0.5mol，因此平衡時 ， ， ，根據平衡常數的表達式 = =4L2/mol2．

當反應達到平衡狀態B時，根據圖象，此時壓強為p2，氫氣的轉化率為0.8，此時氫氣轉化了△n（H2）=2mol×0.8=1.6mol，根據反應方程式，CO轉化了△n（CO）=0.8mol，生成了CH3OH為△n（CH3OH）=0.8mol，設此時容器體積為VL，則平衡時 mol/L， mol/L， mol/L，B狀態溫度也為T1，反應平衡常數仍為K=4L2/mol2，則 =4L2/mol2，解得V（B）=0.4L．

所以答案是4L2/mol2，0.4．（4）反應的焓變=反應物的總燃燒熱﹣生成物的總燃燒熱，已知H2的燃燒熱為△H（H2）=﹣285.8kJ/mol，CO的燃燒熱為△H（CO）=﹣283.0kJ/mol，反應CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），該反應的焓變為△H=△H（CO）+2△H（H2）﹣△H（CH3OH，g）=﹣128.1kJ/mol，解得△H（CH3OH，g）=﹣726.5kJ/mol，則CH3OH（g）的燃燒熱的熱化學方程式為： ═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣726.5kJ/mol．

所以答案是： ═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣726.5kJ/mol．

【考點精析】利用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡狀態的判斷對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．