Question

【题目】(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料，工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入2molCO和4molH2，一定条件下发生上述反应，测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图一所示。

①从反应开始到5min，用一氧化碳表示的平均反应速率v(CO)=____________。

②下列说法正确的是____________(填字母序号)。

A．达到平衡时，H2的转化率为65%

B．5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变

C．达到平衡后，再充入氩气，反应速率减小

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)

(2)碳与水蒸气反应制取H2的相关反应如下：

Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H= - 43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △H= - 178.3kJ/mol

计算反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=__________kJ/mol；

若K1、K2、K3分别为反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数，该平衡常数K=__________(用K1、K2、K3表示)。

②对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g)，采取以下措施可以提高H2产率的是________。(填字母)

A．降低体系的温度 B．压缩容器的体积

C．增加CaO的量 D．选用适当的催化剂

Answer 1

【答案】 0.3mol/(L·min) B -90.3 K1·K2·K3 A

【解析】(1). ①. 由图象可知，从反应开始到5min，CO浓度的变化量为2mol/L0.5mol/L=1.5mol/L，则从反应开始到5min，用一氧化碳表示的平均反应速率v(CO)=1.5mol/L÷5min=0.3mol/(Lmin)，故答案为：0.3mol/(Lmin)；

②. A. 根据三段式法列式计算：

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，

起始（mol）： 2 4 0

转化（mol）： 1.5 3 1.5

平衡（mol）： 0.5 1 1.5，达到平衡时，H2的转化率=×100%=×100%=75%，故A错误；B. 由反应方程式可知，反应前后气体质量不变，气体物质的量变化，5min后反应达到平衡状态，容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变，故B正确；C. 达到平衡后，再充人氩气，总压增大，但分压不变，所以反应速率不变，故C错误；D. 在2min前后反应未达到平衡状态，由图可知，反应正向进行，v(正)>v(逆)，故D错误；答案选B；

(2). ①. 由盖斯定律可知，I＋II＋III得反应：C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，则该反应的△H等于反应I、Ⅱ、Ⅲ的△H之和，所以反应△H=(＋131.0kJ/mol)＋(43kJ/mol)＋(178.3kJ/mol)=90.3kJ/mol，平衡常数K等于I、Ⅱ、Ⅲ的K之积，即K=K1×K2×K3，故答案为：90.3；K1K2K3；

②. A. 可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)为放热反应，降低温度，平衡正向移动，H2产率增大，故A正确；B. C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)为反应前后气体体积不变的可逆反应，缩小容器的体积，压强增大，平衡不移动，H2产率不变，故B错误；C. 因为CaO是固体，增加CaO的量，平衡不移动，H2产率不变，故C错误；D. 选用适当的催化剂，平衡不移动，H2产率不变，故D错误；答案选A。