甲醇是一种可再生能源.具有开发和应用的广阔前景.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) △H1=-116 kJ·mol-1 (1)下列有关上述反应的说法正确的是 . a．恒温.恒容条件下.容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡 b．一定条件下.H2的消耗速率是CO的消耗速率的2� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。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) △H₁=－116 kJ·mol^－¹

（1）下列有关上述反应的说法正确的是________。

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡

b．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡

c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率

d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产量

（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃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。

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是。

②利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K （写出计算过程）。

③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图并标注。

（3）已知：CO(g)+O₂(g)=CO₂(g) △H₂=－283 kJ·mol^－¹

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g) △H₃=－242 kJ·mol^－¹

则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气时的热化学方程式为。

【答案】

（16分）

（1）①a（2分）

②（5分）解：根据图像可知CO的转化率为50%，H₂的物质的量为1.5mol，则：

CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)

各组分的起始浓度/ mol·L^－¹ 1 1.5 0

各组分的变化浓度/ mol·L^－¹ 0.5 1 0.5

各组分的平衡浓度/ mol·L^－¹ 0.5 0.5 0.5（2分）

K===4L²•mol^—2

（3分，K的表达式、代入数据、结果各1分，不带单位不扣分）

③

共4分，分两个给分点：①逆反应速率变化曲线正确，而且标注正确，给2分（曲线起点或曲线平台或标注3要素，3个正确给2分，2个正确给1分，1个正确给0分。）；②正反应速率变化曲线正确，而且标注正确，给2分（曲线起点或曲线平台或标注3要素，3个正确给2分，2个正确给1分，1个正确给0分。）

（3）CH₃OH(g)+3/2O₂(g) CO₂(g)+2H₂O(g) △H=—651kJ•mol^—1

（3分，方程式含状态正确1分、反应热2分，单位错漏扣1分）

【解析】

试题分析：（1）由于CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的正反应是气体物质的量减小的方向，随着反应的正向进行，容器内气体总的物质的量逐渐减小，因此恒温、恒容条件下，容器内的压强逐渐减小，当压强不再变化，说明容器内气体总的物质的量保持不变，反应达到平衡，故a正确；氢气的消耗速率和CO得消耗速率都是正反应速率，它们之比始终等于系数之比，缺少逆反应速率，故b错；CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)；△H₁=－116 kJ·mol^－¹，说明正反应是放热反应，升高温度平衡向吸热或逆反应方向移动，则CO的转化率减小，故c错；催化剂不能使平衡移动，可以加快反应速率，因此使用催化剂能缩短达到平衡的时间，但是不能提高CH₃OH的产量，故d错；（2）①合成甲醇方向是放热反应，升高温度平衡向吸热或逆反应方向移动，CO的平衡转化率减小，则CO的转化率越小，反应温度越高，图中n(H₂)/n(CO)保持不变时，CO的平衡转化率：X>Y>Z，则曲线Z对应的温度是270℃；②读图可得，a点的横坐标n(H₂)/n(CO)=1.5，纵坐标CO的平衡转化率为50%，设起始时n(CO)=1mol，则n(H₂)=1.5mol，则：

CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)

各组分的起始浓度/ mol·L^－¹ 1 1.5 0

各组分的变化浓度/ mol·L^－¹ 0.5 1 0.5

各组分的平衡浓度/ mol·L^－¹ 0.5 0.5 0.5

K===4L²•mol^—2

③画图要点：a．由于CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的正反应是气体体积减小的方向，增大容器体积减小体系压强时，平衡向气体体积增大或逆反应方向移动，则逆反应速率大于正反应速率；b．由于反应物和生成物均随容器体积增大而减小，则正反应速率和逆反应速率均明显减小；c．达到新平衡之前，逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，因为平衡向逆反应方向移动，生成物浓度逐渐减小，反应物浓度逐渐增大，但都比原平衡的小；d．达到新平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，但都比原平衡的小；（3）先将已知两个热化学方程式编号为①②③，再根据盖斯定律，由②+③×2—①可得：CH₃OH(g)+3/2O₂(g) CO₂(g)+2H₂O(g) △H=—651kJ•mol^—1。

考点：考查化学反应原理，涉及化学平衡的标志、外界条件对平衡移动的影响、、化学平衡常数的计算、放热反应和吸热反应、温度对平衡移动的影响、画出压强对反应速率和平衡移动的图像、盖斯定律、热化学方程式等。

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相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：

能源短缺是人类面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景．因此甲醇被称为21世纪的新型燃料．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反应B：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
①下列条件中，能说明反应A达到平衡状态的是

．
A．生成甲醇的速率与生成水的速率相等 B．v（H₂）/3=v（CH₃OH）
C．恒容容器中，体系的压强不再改变 D．恒容容器中，混合气体密度不再发生改变
②在一定的压强下，将CO与H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则
△H₂

＜

0，△S

＜

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
③对于反应B，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是

．
A．升高温度 B．将CH₃OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．按原比例再充入CO和H．
④某温度下，将2mol CO和6mol H₂，充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L^-1，则CO的转化率为

80%

，则该温度下该反应的平衡常数为

2.04

．
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（I）十3O₂（g）=CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂ （g）△H=-566.0kJ?mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ．mol^-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式

CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol

．

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科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

（2011?济南一模）（实验班必做，平行班选作）

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
（1）分析该反应并回答下列问题：
①平衡常数的表达式为K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2H(2)

c(CH3OH)

c(CO)?c2H(2)

．
②下列各项中，不能说明该反应已经达到平衡的是

（填字母编号）．
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．恒温、恒容条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗1mol CO，同时生成1mol CH₃OH
（2）如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．该反应的△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）；T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁

＞

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是

（填字母编号）．
a．升高温度 b．将CH₃OH（g）从体系中分离
c．使用合适的催化剂 d．充入He（g），使压强增大
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1
则CH₃OH（l）和O₂生成CO和H₂O（l）的热化学方程式是：

2CH₃OH（1）+2O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-（a+4c-b）kJ?mol^-1

．
（4）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出自呼吸电池及主动式电堆．甲醇燃料电池的工作原理如图2所示．该电池工作时，b口通入的物质是

甲醇

，正极上的电极反应式为

O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O

．
（5）以上述电池做电源，用如图3所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：

Al-3e^-=Al³⁺，Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+CO₂↑

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

能源短缺是人类面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反应II：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数（K）

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断△H₂

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”），
②若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是

，
A．升高温度 B．将CH₃OH（g）从体系中分离 C．使用合适的催化剂
D．充入He，使体系总压强增大 E．按原比例再充入 CO和 H₂
③某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的恒容密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L^-1，则CO的转化率为

80%

，此时的温度为

250°C

（从上表中选择）；
④恒温下，1mol CO和nmol H₂在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后，生成a molCH₃OH．若起始时放入3molCO+3nmolH₂，则达平衡时生成CH₃OH

mol．
（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的原电池装置．
①该电池工作时，OH^-向

负

极移动（填“正”或“负”），
②该电池正极的电极反应式为

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．

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科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

（一）恒温恒容下，将2mol A气体和2mol B气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应：2A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s），2min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2mol B，并测得C的浓度为1.2mol?L^-1．
（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为

0.6mol/（L?min）

．
（2）x=

．
（3）A的转化率与B的转化率之比为

2：1

．
（4）下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是

．
A．压强不再变化 B．气体密度不再变化
C．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2：1
（二）能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H，
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根据表中数据可判断△H

＜

0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃时，将2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将

．
A．向正方向移动 B．向逆方向移动 C．处于平衡状态 D．无法判断
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1451.6kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ?mol^-1
写出该条件下甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：

CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ/mol

．
（3）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，则正极的电极反应式为

O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

，随着反应的不断进行溶液的pH

减小

（填“增大”“减小”或“不变”）．
（4）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为

2Cl^--2e^-═Cl₂↑

．

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科目：高中化学 来源： 题型：

（2012?红桥区一模）能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO （g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）△H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂ （g）?CH₃OH （g）+H₂O （g）△H₂
①上述反应符合．“原子经济”原则的是

Ⅰ

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断△H₁

＜

0（填“＞”、“=”或“＜”），反应Ⅰ的平衡常数的表达式是

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

．
③某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，按反应Ⅰ充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为

80%

．
（2）根据如图所示的能量变化写出由碳转化成CO的热化学方程式

C（s）+1/2O₂（g）=CO （g）△H=-110.6 kJ/mol

．
（3）某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如下1图：

①写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式

CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O

．
③理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如题2图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式

4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O

；在t₂时所得溶液的pH约为

．（溶液体积变化忽略不计）

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