Question

【题目】应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手，如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景。

（1）已知：①CH3OH(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋3H2(g) ΔH=＋93.0 kJ·mol－1

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1

③CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH＝－38.19 kJ·mol－1

则表示 CH3OH的燃烧热的热化学方程式为___________ 。

（2）在一定条件下用CO和H2合成CH3OH：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2，在催化剂作用下充分反应。 上图表示平衡混合物中 CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化的平衡曲线。回答下列问题：

①该反应的反应热 ΔH________ 0（填“>”或“<”）， 在_______ (填“高温”、“低温” )下易自发，压强的相对大小与 p1_______ p2（填“>”或“<”）。

②压强为 p2，温度为300℃时，该反应的化学平衡常数的计算表达式为 K=_______。

③下列各项中，不能说明该反应已经达到平衡的是_______。

A.容器内气体压强不再变化 B.υ(CO):υ(H2)=1:2

C.容器内的密度不在变化 D.容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化

E.容器内各组分的质量分数不再变化

④某温度下，在保证 H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡_______。

A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH=－726.51 kJ·mol-1 < 低温 > BC C

【解析】（1）已知：①CH3OH(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋3H2(g) ΔH1=＋93.0 kJ·mol－1；

②CH3OH(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)＋2H2(g) ΔH2＝－192.9 kJ·mol－1；

③CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH3＝－38.19 kJ·mol－1；根据盖斯定律可知，②×3-①×2-③得反应CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ，此时 ΔH=（－192.9 kJ·mol－1）×3-（＋93.0 kJ·mol－1）×2-（－38.19 kJ·mol－1）=－726.51 kJ·mol-1；即CH3OH的燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH=－726.51 kJ·mol-1；

（2）①由图可知，升高温度，CH3OH的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应的△H＜0；已知CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)的△S＜0，根据△G=△H-T△S，当反应处于低温时，△G＜0，反应能自发进行；300℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2；
②压强为 p2，温度为300℃时，平衡混合物中 CH3OH的体积分数为50%，

CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)

起始物质的量浓度（mol/L） 0.5 1 0

变化的物质的量为浓度（mol/L） c 2c c

平衡的物质的量为浓度（mol/L） 0.5-c 1-2c c

则：=50%，解得：c=0.375，则该反应的化学平衡常数的计算表达式为 K==；

③A．随反应进行混合气体物质的量减小，恒温恒容下压强减小，容器中压强保持不变说明到达平衡，故A错误；B．伴随反应的进行过程中，始终保持υ(CO):υ(H2)=1:2，则不能说明反应到达平衡，故B正确；C．混合气体总质量不变，恒温恒容下，容器内气体密度始终保持不变，不能说明反应到达平衡，故C正确；D．混合气体总质量不变，随反应进行混合气体物质的量减小，平均相对分子质量增大，平均相对分子质量不变说明到达平衡，故D错误；E．容器内各组分的质量分数不再变化说明到达平衡，故E错误；故答案为BC；
④某温度下，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，说明c（CH3OH）与c（CO）同等倍数减小，又浓度商Qc==K，此时平衡不移动，故答案为C。