Question

甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料．利用合成气(主要成分为CO、CO₂和H₂)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

①CO(g)+2H₂(g)═CH₃OH(g)△H

②CO₂(g)+3H₂(g)═CH₃OH(g)+H₂O(g)△H=-58kJ·mol^-1

③CO₂(g)+H₂(g)═CO(g)+H₂O(g)△H=+41kJ·mol^-1

回答下列问题：

（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	C-O		H-O	C-H
E/(kJ·mol^-1)	436	343	1076	465	x

则x=__________。

（2）若T℃时将6molCO₂和 8molH₂充入2L密闭容器中发生反应②，测得H₂的物质的量随时间的变化如图中状态Ⅰ(图中实线)所示。图中数据A(1，6)代表在1min时H₂的物质的量是6mol。

①T℃时状态I条件下，0--3min内CH₃OH的平均反应速率v=__________(保留两位有效数字)，

  平衡常数K=__________；

②其他条件不变时，仅改变某一条件后测得H₂的物质的量随时间变化如图中状态Ⅱ所示，则改变的条件可能是__________。

③一定温度下，此反应在恒容容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态依据的是__________

a.容器中压强不变

b. CO₂和水蒸气的体积比保持不变

c. v正(H₂) =3v逆(CH₃OH )

d.气体的密度不再随时间的改变而变化

④CO与H₂在密闭容器中发生反应①，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示。下列说法正确的是__________

A.温度：T₁<T₂<T₃

B.正反应速率：v(a)>v(c)；v(b)>v(d)

C.平衡常数：K(a)>K(c)；K(b)>K(d)

D.平均摩尔质量：M(a)<M(c)；M(b)>M(d)

⑤800K向下列起始体积相同的密闭容器中充入1molCO、2molH₂发生反应①，如图所示甲容器在反应过程中保持压强不变，乙容器保持体积不变达到平衡时H₂的浓度c (H₂)甲__________c(H₂)乙

Answer

（1）413（2）①0.28 mol/(L·min)；0.5；②增大压强；③abc；④A；⑤＞

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律：反应②-反应③=反应①，故△H=△H2-△H3=-58kJ/mol-(+41kJ/mol)=-99kJ/mol，反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H=1076kJ/mol+2×436kJ/mol-(3×x+343+465)kJ/mol=-99kJ/mol；解得x=413kJ/mol，故答案为：413；

（2）①T℃时状态I条件下，0--3min内H2的平均反应速率v(H2)==0.83mol/(L·min)，根据方程式，v(CH3OH)=v(H2)=0.28mol/(L·min)，

由图可知，8min时，反应到达平衡，平衡时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气为：8mol-2mol=6mol，氢气的浓度变化量为=3mol/L，则：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

开始(mol/L):3 4 0 0

变化(mol/L):1 3 1 1

平衡(mol/L):2 1 1 1

故该温度下平衡常数为：k==0.5，故答案为：0.28mol/(L·min)；0.5；

②状态I反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，应是升高温度，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动，不利于氢气的转化；状态Ⅱ反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，因增大压强平衡正向移动，故应是增大压强；故答案为：增大压强；

③a.该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，容器中的压强逐渐减小，因此容器中压强不变，能判断该反应达到化学平衡状态，正确；b.CO2和水蒸气的体积比保持不变，表明二者的浓度不变，能判断该反应达到化学平衡状态，正确；c. v正(H2) =3v逆(CH3OH )，表示正逆反应速率相等，能判断该反应达到化学平衡状态，正确；d.气体的质量不变，容器的体积不变，气体的密度始终不变，不能判断该反应达到化学平衡状态，错误；故选abc；

④A、由于该反应的正反应为放热反应，在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热的方向移动，即向逆反应方向移动，反应物转化率降低，由于a＞b＞c，所以：温度：T1＜T2＜T3，故A正确；B、在其他条件不变的情况下，升高温度，化学反应速率加快，由于温度T1＜T2＜T3，速率ν(c)＞ν(a)；在其他条件相同时，增大压强，化学反应速率加快，由于压强b＞d，速率ν(b)＞ν(d)，故B错误；C、化学平衡常数只与温度有关，由于T1＜T2＜T3，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K减小，K(a)＞K(c)，K(b)=K(d)，故C错误；D、升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时气体的物质的量增大，气体的平均摩尔质量减小，由于温度T1＜T2＜T3，所以平衡时n(c)＞n(a)，M(a)＞M(c)；在相同温度下，增大压强，平衡正向移动，平衡时气体的物质的量减小，所以平衡时n(d)＞n(b)，M(b)＞M(d)，故D错误；故选A；

⑤甲容器在反应过程中保持压强不变，故容器体积减小，乙容器保持体积不变，随着反应的进行，压强减小，相当于甲平衡后，减小压强，容器体积增大，平衡向逆反应方向移动，物质的浓度均减小，；故达到平衡时氢气的浓度c(H2)甲＞c(H2)乙，故答案为：＞。

【考点定位】考查用化学平衡常数进行计算；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断

【名师点晴】本题考查了化学平衡常数的计算、化学平衡的影响及平衡状态的判断、盖斯定律在热化学方程式中的应用等知识，试题涉及的知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析能力及灵活应用基础知识的能力，注意掌握影响化学平衡的因素及化学平衡常数的计算方法，明确盖斯定律的概念及应用。