Question

“低碳循环”引起了全世界的高度重视，减排CO₂的一种方法是：

CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)   ΔH

（1）500℃时有容积为2L的密闭容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，测得CO₂和CH₃OH的物质的量随时间变化如图所示。

①反应的ΔS         （填“＞”或“＜”）0，从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率：

υ(H₂)＝__________mol/(L·s)。

②该反应的平衡常数K=__________（保留二位有效数字）；平衡时H₂的转化率为________。

③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，则ΔH       0（填“＞”或“＜”或“﹦”）；为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有            __________（填序号）。

a．升高温度    b．缩小容器的容积    c．使用合适的催化剂    d．再充入CO₂气体

（2）已知：①H₂O(g)＝H₂O(l)                       ΔH＝－44.0 kJ·mol^-1

②2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)               ΔH＝－566.0 kJ·mol^-1

③2CH₃OH(l)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH＝－1257.5 kJ·mol^-1

写出液态甲醇不完全燃烧生成CO气体和液态H₂O的热化学方程式：

Answer

（13分）（1）①＜(1分)；0.0075 mol/(L·s) (2分)

②5.33(2分，有效数字不对不给分)；75%(2分)； ③＜(2分)；b (2分)

（2）CH3OH(l)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－433.75 kJ·mol-1(2分)

【解析】

试题分析：（1）①由反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)可知正方向为气体减小的方向则ΔS＜0；从反应开始到平衡时间为5min，CO2的变化量为（2.0-0.5）mol=1.5mol，则H2的变化量为1.5mol×3=4.5mol，υ(H2)＝（4.5mol/2L）÷300s=0.0075 mol/(L·s)；（2）平衡时CO2的物质的量为0.5mol，CH3OH的物质的量为1.5mol，H2的物质的量为6mol-4.5mol=1.5mol，同时生成的H2O的物质的量为1.5mol，则该反应的平衡常数K=[c(CH3OH)c(H2O)]/[c(CO2)c(H2)3]=[(1.5/2)×(1.5/2)]/[(0.5/2)(1.5/2)3]=5.33，H2的转化率为4.5mol/6mol÷100%=75%；③升高温度，平衡常数减小，平衡逆向进行，则ΔH＜0；为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，说明要求平衡正向移动，a．升高温度，平衡逆向移动，错误；b．缩小容器的容积，平衡正向移动，正确；c．使用合适的催化剂，平衡不移动，错误；d．再充入CO2气体平衡正向移动，错误；故答案为b。：（2）①H2O（l）=H2O（g）△H=+44.0kJ•mol-1 ②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=_566.0kJ•mol-1 ③2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1257.5kJ•mol-1依据热化学方程式和盖斯定律③-②-①×4得到CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=_433.75 kJ•mol-1。

考点：考查化学平衡的分析与盖斯定律的应用。