Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用前景。

(1)已知：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJ/mol

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484 kJ/mol

工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式：________________________________

(2)在一容积为2L的密闭容器内，充入0.2molCO与0.4molH2发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，CO的平衡转化率与温度，压强的关系如图所示。

①A、B两点对应的压强大小关系是PA________PB（填“>”，“<”，“=”）

②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是 ___________

③下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是___(填代号)

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

b.CH3OH的体积分数不再改变

c.混合气体的密度不再改变

d.CO和CH3OH的物质的量之和保持不变

(3)在P1压强、T1℃时，该反应的平衡常数K=_________，再加入1.0molCO后重新到达平衡，则CO的转化率___________(填“增大”、“不变”或“减小”)

(4)T1℃、1L的密闭容器内发生上述反应，测得某时刻各物质的物质的量如下：CO：0.1mol H2：0.2mol CH3OH：0.2mol。此时v正 ________ v逆(填>、< 或 =)。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol < KA=KB>KC b 100 减小 >

【解析】

(1)已知：①CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJ/mol；

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol，将2×①+②得到CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式为2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316kJ/mol；

(2)①反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，反应物转化率增大，所以PA＜PB；

②据图分析，随温度升高CO转化率降低，说明正反应放热，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，所以KA=KB＞KC；

③a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，二者表示的都是正反应速率，因此不能说明反应是否达到平衡状态，a错误；

b．CH3OH的体积分数不再改变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，b正确；

c．容器体积和气体质量始终不变，所以混合气体的密度始终不变，因此不能根据密度不变判断反应是否达到平衡状态，c错误；

d．CO和甲醇的化学计量数都为1，所以CO和CH3OH的物质的量之和始终保持不变，因此不能这一点判断反应是否达到平衡状态，d错误；

故合理选项是b；

(3)P1压强、T1°C时CO的转化率为0.5，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始浓度(mol/L) 0.1 0.2 0

改变浓度(mol/L) 0.050.1 0.05

平衡浓度(mol/L) 0.050.1 0.05

化学平衡常数K=；

若温度不变，再加入1.0molCO，平衡向正反应移动，重新达到平衡，氢气的转化率增大，但CO投入量大于平衡移动转化量，所以CO的转化率减小；

(4) T1℃、1L的密闭容器内发生上述反应，测得某时刻各物质的物质的量如下：CO：0.1mol H2：0.2mol CH3OH：0.2mol，此时反应的浓度商Qc=<100，此时反应正向进行v正＞v逆。