Question

（10分）甲醇是一种重要的可再生能源，可以通过下列反应制备甲醇:

CO_（g）+2H_2（g） CH₃OH_（g）。

（1）甲图是反应时CO和CH₃OH_（g）的浓度随时间的变化情况。从反应开始到达平衡，用H₂表示平均反应速率υ（H₂）=_{________________________。}

（2）在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H₂，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如乙图所示。

①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是_________________。

A．H₂的消耗速率等于CH₃OH的生成速率的2倍

B．H₂的体积分数不再改变

C．体系中混合气体的密度不再改变

D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

②比较A、B、C三点化学反应速率由大到小顺序是__________________。

③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10 molCO和20 molH₂，则在平衡状态B时容器的体积V（B）=___________L。

（3）已知2CH₄（g）+O₂（g）=2CO（g）+4H₂（g） ΔH =a KJ/mol

CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g） ΔH =b KJ/mol

试写出由CH₄和O₂制取甲醇的热化学方程式________________________。

Answer

（1）0．15mol/（L·min） （2分）

（2）①BCD （2分）

②υ（C）>υ（B）>υ（A） （2分） ③14L （2分）

（3）2CH4（g）+O2（g）=2CH3OH（g） ΔH=（a+2b）kJ/mol （2分）（每空2分，共16分）

【解析】

试题分析：（1）从图分析，甲醇在10分钟内物质的量浓度增加了0．75mol/L，根据方程式计算氢气的浓度减小量为0．75*2=1．5mol/L，则用氢气表示反应速率=1．5/10= 0．15mol/（L·min）。 （2） ①A、氢气的消耗和甲醇的生成都为正反应速率，不能说明平衡，错误；B、物质的体积分数不变可以说明到平衡，正确；C、体系中混合气的密度=混合气体的总质量/混合气体的总物质的量，因为总质量不变，但总物质的量随着反应进行而改变，所以当密度不变，可以说明到平，正确；D、平均摩尔质量=混合气体总质量/总物质的量，因为总物质的量随时改变，当平均摩尔质量不变，可以说明反应到平衡，正确。所以选BCD。②温度越高，反应速率越大，所以又υ（C）>υ（B）>υ（A）。③在平衡状态A时，

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）

起始量 10 20 0

改变量 5 10 5

平衡量 5 10 5 ，平衡时总物质的量为20摩尔，体积为20L。

在平衡状态B时CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）

起始量 10 20 0

改变量 8 16 8

平衡量 2 4 8 ，平衡时总物质的量为14摩尔，根据物质的量比等于体积比计算，体积为14L。（3） 根据盖斯定律分析，反应①+反应②×2即可，2CH4（g）+O2（g）=2CH3OH（g） ΔH=（a+2b）kJ/mol

考点：化学反应速率的计算，盖斯定律，化学平衡标志

【名师点睛】化学平衡的标志有直接标志和间接标志：

1、直接标志：正逆反应速率相等，注意必须有正逆反应两个方向，同种物质时数值相等，不同物质，数值比等于化学计量数比即可。

2、间接标志：

A、物质的浓度不变；b、物质的百分含量不变；c、对于反应前后气体体积改变的反应，压强不变；d、对于有非气体物质参与的反应，总质量不变；e、对于非气体物质参与的反应， 密度不变；f、对于反应前后气体体积改变的反应，总物质的量不变。