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【题目】甲醇(CH3OH)是一种优质燃料,
(1)已知一定条件下88gCO2和足量氢气完全反应三可生成气态甲醇(CH3OH)和水蒸汽并放出98kJ的热量.请回答: ①该反应的热化学方程式:
②若生成3mol甲醇放出的热量为
(2)为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2 , 一定条件下发生反应,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图.
请回答:
①从反应开始到平衡,氢气的反应速率:v(H2)=
②下列措施中能使CO2反应速率增大的是
A.加入催化剂 B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离 D.升高温度
③能够说明该反应已达到平衡的是
A.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化
B.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化
C.一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度不再变化
D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH.
E.有2个C=O键断裂的同时,有3个H﹣H键断裂.

【答案】
(1)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol;147kJ
(2)0.225mol?L﹣1?min﹣1;AD;AC
【解析】解:(1)①88gCO2的物质的量为n= = =2mol,放出98kJ的热量,每1molCO2和足量氢气完全反应三可生成1mol气态甲醇(CH3OH)和1mol 水蒸汽并放出49kJ的热量,热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol,故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol;②每1molCO2和足量氢气完全反应三可生成1mol气态甲醇(CH3OH)和1mol 水蒸汽并放出49kJ的热量,若生成3mol甲醇放出的热量为49kJ×3=147kJ,故答案为:147kJ;(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和3mol H2 , 一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;则①依据化学平衡列式计算为:

CO2(g)+

3H2(g)

CH3OH(g)+

H2O(g)

起始量(mol/L)

1

3

0

0

变化量(mol/L)

0.75

2.25

0.75

0.75

平衡量(mol/L)

0.25

0.75

0.75

0.75

H2的平均反应速率v(H2)= = =0.225molL﹣1min﹣1
故答案为:0.225molL﹣1min﹣1 ;②A.加入催化剂,v (CO2)增大,故A正确;
B.充入He(g),使体系压强增大,但反应物浓度不变,所以v (CO2)不变,故B错误;C.将H2O(g)从体系中分离,则生成物浓度减小,则浓度减小,故C错误;D.升高温度,v (CO2)增大,故D正确;故答案为:AD;③A.反应前后气体的体积不等,所以压强一直在变,则当压强不变时能说明达到平衡,故A正确;B.反应前后质量不变,体积也不变,所以密度一直不变,则混合气体的密度不再变化不能说明达到平衡,故B错误;C.CO2、H2和CH3OH的浓度不再变化,说明达到平衡,故C正确;D.单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH,都是指正反应方向,不能说明达到平衡,故D错误;E.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol,CO2结构简式为O=C=O,1个分子有2个C=O键,当2个C=O键断裂的同时,必有3个H﹣H键断裂,与是否已达到平衡无关,故E错误;故答案为:AC.
(1)①根据n= 计算88gCO2和氢气化合生成甲醇和水放出的热量,结合热化学方程式书写方法标注物质聚集状态和反应焓变写出;②反应热与化学计量数成正比,根据热化学方程式计算;(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和3mol H2 , 一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;①依据化学平衡三段式列式利用V= 计算;②依据升温,增加浓度,加压,加催化剂等可以加快反应速率判断;③可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析解答.

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