Question

工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：

CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g)  △H

（1）已知CO(g)、H₂(g)的标准燃烧热分别为-285.8kJ•mol^-1，-283.0kJ•mol^-1，

且CH₃OH(g)+3/2O₂(g) CO₂(g)+2H₂O(l)  △H=－761kJ/mol；

则CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g)的△H=            。

（2）若将等物质的量的CO和H₂混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是               。

A．容器内气体密度保持不变               B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．生成CH₃OH的速率与生成H₂的速率相等  D．CO的体积分数保持不变      

（3）下列措施中既有利于增大该反应的反应速率又能增大CO转化率的是           。

A．将CH₃OH及时从混合物中分离

B．降低反应温度

C．恒容装置中充入H₂

D．使用高效催化剂

（4）在容积为2L的恒容容器中，分别研究反应在300℃、350℃和400℃三种温度下合成甲醇的规律。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1mol)与CO平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是       

②利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下

CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g) 的平衡常数K =    。

（5）其他条件相同时，某同学研究该甲醇合成反应在不同催化剂Ⅰ或Ⅱ作用下反应相同时间时，CO的转化率随反应温度的变化情况。请在右图中补充t℃后的变化情况。

Answer

（1）—90.8 kJ/mol（2）B （3）C （4）①300℃；②16

（5） ，只要画出大致趋势即可。如图或者Ⅰt℃之后随温度升高呈下降趋势，Ⅱ按上升的趋势继续往上画，在某一点与Ⅰ相交后变成一条线下降；最高点不能超过100%。

【解析】

试题分析：（1）CO燃烧的热化学方程式：CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-283kJ•mol-1 ①

H2燃烧的热化学方程式：2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-285.8×2 kJ•mol-1 ②

CH3OH燃烧的热化学方程式：CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-761kJ•mol-1 ③

根据盖斯定律将①+②+(-③)可得：CO(g)+2H2(g)═CH3OH(l)△H=-90.8KJ•mol-1，

故答案为：-90.8 kJ/mol；

（2）A、反应前后质量和体积一直不变，所以密度一直不变，不能判断平衡，故A错误；B、反应前后质量不变，但物质的量在变，所以平均相对分子质量保持不变，说明反应达平衡状态，故B正确；C、生成CH3OH的速率与生成H2的速率等于系数之比，才能证明正逆反应速率相等，此时给定的条件不能判断平衡，故C错误；D、CO体积分数保持不变，说明正逆反应速率相等，则反应达平衡状态，故D正确；故选D；

（3）该可逆反应是反应前后气体体积减小的放热反应，A．随时将CH3OH与反应混合物分离，平衡向正反应方向移动，但反应速率不变，故错误； B．降低反应温度平衡向正反应方向移动，但反应速率减小，故错误； C．恒容装置中充入H2，即增大体系压强，平衡向正反应方向移动且反应速率增大，故正确； D．使用高效催化剂，反应速率增大，但平衡不移动，故错误；故选C；

（4）①根据反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1=-116kJ•mol-1，是放热反应，温度越高，转化率越低，所以曲线Z对应的温度是300℃，故答案是：300℃；

②该反应的平衡常数K=，a点时，CO转化率50%，反应消耗了1mol×50%=0.5molCO，消耗氢气1mol，剩余n(H2)=1.5mol-1mol=0.5mol，生成0.5mol甲醇，a点各组分的浓度是：c(CH3OH)=0.25mol/L，c(CO)=0.25mol/L，c(H2)=0.25mol/L，

代入表达式得：K==16L2•mol-2，故答案是：16；

（5）催化剂可以加快反应速率，但是不会引起化学平衡的移动，升高温度，化学平衡逆向移动，可以降低CO的转化率，t℃后的变化情况如下：，故答案为：。

考点：考查了原电池原理、化学平衡计算、外界条件对化学平衡的影响的相关知识。