Question

【题目】氢气不仅是新能源，也是重要的化工原料。

（1）氢气可由甲烷制备:CH4 (g)+H2O(l)CO(g)+3H2 (g)ΔH=+250.1 kJ·mol-1，已知298 K时，CH4(g)、CO(g)的燃烧热分别为890 kJ·mol-1、283 kJ·mol-1。写出氢气燃烧热的热化学方程式___________。

（2）利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 　ΔH合成清洁能源CH3OH，CO的平衡转化率与温度的关系如图所示:

①该可逆反应的正反应ΔH______0； A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系是_____； 压强p1___p2(填“>”“<”或“=”)； 在T1和p2条件下，由D点到B点过程中，正、逆反应速率之间的关系: v正___v逆(填“>”“<”或“=”)。

②若在恒温恒容条件下进行上述反应，能表示该可逆反应达到平衡状态的是_____________________ (填序号)。

a.CO物质的量保持不变

b.单位时间内消耗CO的浓度和生成甲醇的浓度相等

c.混合气体的压强不再变化

d.混合气体的密度不再变化

③在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2，在p2 (和T2条件下经10 min达到平衡状态C点，在该条件下，v(CH3OH)=______________________；平衡常数K为_________________________________

Answer 1

【答案】H2(g)+O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.7 kJ·mol-1 < KA=KB>KC < > ac 0.05 mol·L-1·min-1 1 L2·mol-2

【解析】

（1）这是一道典型的盖斯定律的应用，根据已有条件来进行操作即可；

（2）根据题图可以看出，当压强一定的情况下，温度越高反应物的转化率越低，即越热越不反应，则正反应是放热的，而温度一定的情况下，p1的转化率没有p2高，正反应是气体分子数减少的，因此压强越大正反应进行得越彻底，故p2的压强大于p1，据此来分析即可；

（1）列出三个式子：①；②；③；再根据盖斯定律，由(②－①－③)÷3得到。

（2）①从图像中可以看出，随着温度升高，CO的平衡转化率降低，说明正反应是放热反应；K只与温度有关，A、B两点温度相同，K相同，B和C两点压强相同，且T1<T2，升高温度，K减小，故KA＝KB>KC；温度相同，增大压强，CO的平衡转化率增大，故p1<p2；D点到B点(未平衡状态到平衡状态)CO的转化率增大，正反应速率大于逆反应速率；

②a.CO的物质的量不变，即浓度不变，说明反应达到平衡状态，a正确；

b.单位时间内消耗CO的浓度和生成甲醇的浓度必然相等，b错误；

c.混合气体的压强不变，说明各物质的浓度不变，故反应达到平衡状态，c正确；

d.混合气体的密度始终不变，密度不变不能说明反应达到平衡状态，d错误;

答案选ac；

③在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2，在p2 (和T2条件下经10 min达到平衡状态C点，在该条件下，CO的平衡转化率为0.5，则；CO、 H2，和CH3OH的平衡常数浓度分别为，0.5mol/L、1mol/L和0.5mol/L，因此，。