Question

甲醇是重要的燃料，有广阔的应用前景：工业上一般以CO和为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）           △H₁=﹣116kJ•mol^﹣1

（1）下列措施中有利于增大该反应的反应速率且利于反应正向进行的是___________。

a．随时将CH₃OH与反应混合物分离      b．降低反应温度

c．增大体系压强                     d．使用高效催化剂

（2）已知：CO（g）+O₂（g）═CO₂（g） △H₂=﹣283kJ•mol^﹣1

H₂（g）+O₂（g）═H₂O（g） △H₃=﹣242kJ•mol^﹣1

则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气时的热化学方程式为________________________。

（3）在容积为2L的恒容容器中，分别研究在三种不同温度下合成甲醇，右图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为2mol）与CO平衡转化率的关系．请回答：

①在图中三条曲线，对应的温度由高到低的顺序是_________________。

②利用a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CH₃OH（g）CO（g）+2H₂（g）的平衡常数：K=_______________。

（4）恒温下，分别将1molCO和2molH₂置于恒容容器I和恒压容器Ⅱ中（两容器起始容积相同），充分反应．

①达到平衡所需时间是I_________Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．达到平衡后，两容器中CH₃OH的体积分数关系是I________Ⅱ。

②平衡时，测得容器I中的压强减小了30%，则该容器中CO的转化率为_______。

Answer

（1）C。（2）CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-651 kJ•mol﹣1。（3）①Z>Y>X。②0.25。

（4）①> <。②45%。

【解析】

试题分析：（1）有利于增大该反应的反应速率且有利于反应正向进行，结合化学平衡移动原理分析。A、随时将甲醇与反应混合物分离，减小生成物的浓度，利于反应正向进行，但反应速率减小，错误，不选。B、反应是放热反应，温度降低，利于反应正向进行，但反应速率变小，错误。C、反应前后气体体积减小，压强增大，利于反应正向进行，反应速率加快，正确。D、使用催化剂，反应速率加快，不改变化学平衡，不能利于反应正向进行，错误。所以选C。（2）根据盖斯定律分析，①-②-③×2即可得到热化学方程式为CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-651 kJ•mol﹣1。（3）①根据反应是放热反应，温度越高，转化率越低，所以曲线Z对应的温度最高，X对应的一氧化碳转化率最大，温度最低，Y介于二者之间，在图中三条曲线，对应的温度由高到低的顺序为Z>Y>X。②a点时，一氧化碳的转化率为50%，反应消耗了1摩尔一氧化碳，消耗氢气2摩尔，图像可知，起始量氢气的物质的量为3摩尔，一氧化碳的物质的量为2摩尔，剩余一氧化碳为1摩尔，剩余氢气味3-2=1摩尔，生成1摩尔甲醇，a点则组成的浓度为甲醇浓度=1/2=0.5mol/L，一氧化碳浓度为1/2=0.5mol/L，氢气浓度为1/2=0.5mol/L，则平衡常数=0.5/（0.5×0.52）=4。曲线Z的对应温度下CH3OH（g）CO（g）+2H2（g），平衡常数为上述平衡常数的倒数，为0.25。

（4）①恒温下，分别将1molCO和2molH2置于恒容容器I和恒压容器Ⅱ中（两容器起始容积相同），充分反应，反应为齐纳后气体体积减小，恒压容器中体积减小，相当于恒容容器达到平衡状态下，增大压强对平衡的影响，压强增大，反应速率增大，达到平衡的时间短。所以I>Ⅱ。达到平衡后，恒压容器中平衡正向移动，所以甲醇的体积分数的关系为I<Ⅱ。②平衡时，测得容器I中的压强减小l30%,则气体物质的量减小30%， CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量 1 2 0

改变量 x 2x x

平衡量 1-x 2-2x x，测得容器I中的压强减小了30%，则气体物质的量减小了30%，则3-2x=3-3×30% 解x=0.45mol，则该容器中一氧化碳的转化率为0.45/1=45%。

考点：化学平衡的计算，用盖斯定律进行有关反应热的计算，化学反应速率随温度压强的变化曲线

【名师点睛】本题考查较综合，设计原电池原理，化学平衡计算，外界条件对平衡的影响等，要理解平衡移动的原理和条件，抓住物质的变化情况，联系反应过程中压强或物质的量变化，分析平衡进行的程度。