Question

【题目】CO、H2、CH3OH均是清洁能源。

（1）已知部分化学键键能数据如下：

化学键	CO	O=O	C=O	C-O
E/(kJ mol-1)	958.5	497	745	351

2CO(g) +O2(g)==2CO2(g) H1 H2O(g)+CO(g)==H2(g) + CO2(g) H2 = -41 kJmol-1

CH3OH(g)+ 3/2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) H3 = -660kJmol-1

则△H1=_____ kJmol-1，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=_____ kJmol-1。

（2）一定条件下，在容积为2 L的密闭容器Q中充入a mol CO与b molH2合成甲醇：CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)。测得平衡时混合气体中CH3OH的体积百分含量与温度、 压强之间的关系如图1所示，图2表示在一定温度下，H2的平衡转化率与反应开始时两种反应物的投料物质的量之比（用X表示）、压强之间的关系。

①压强相同时，温度为T1、T2时，反应达到平衡所需要的时间分别为t1、t2，则二者之间的相对大小为t1___ t2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

②P1_____P2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

③若a =2，b=4，则压强为P1、温度为T1时该反应的平衡常数K=______________。

④若在压强为P1、温度为T1时，向Q容器中同时加入等物质的量的CO、H2、CH3OH三种气体，则反应开始时，v(CH3OH)正_____v(CH3OH)逆(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

Answer 1

【答案】-566 -107 > > 4.5 无法确定

【解析】

（1）根据化学方程式及化学键键能数据，H1；根据盖茨定律，CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的，故本小题答案为：-566；-107；

（2）①因为CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H=-107kJmol-1，所以温度越高，平衡时CH3OH的含量越低，所以图1中T2>T1，压强相同、温度为T1、T2时，反应达到平衡所需要的时间分别为t1、t2，则二者的相对大小关系为t1>t2，本小题的答案为：>；

②已知a mol CO与b molH2合成甲醇，故投料物质的量之比（用X表示）为： ；由图2知，投料比相同时，压强为P1时氢气平衡转化率高，又因为该反应正向为气体体积减小的反应，故P1>P2，本小题答案为：>；

③若a=2，b=4，则压强为P1、温度为T1时，列三段式：

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

开始（mol）2 4 0

转化（mol）x 2x x

平衡（mol）2-x 4-2x x

由图1，此条件下平衡时CH3OH的体积分数为40%，所以：，解得，所以平衡时n（CO）= mol，n（H2）=mol，又因为容积为2L，所以CO、H2、CH3OH的平衡浓度分别为：mol·L-1、mol·L-1、 mol·L-1，故，本小题答案为：4.5；

④若在压强为P1、温度为T1时，向Q容器中同时加入等物质的量的CO、H2、CH3OH三种气体（设为y），此时浓度商=，与K无法比较大小，不能确定平衡向哪个方向移动，故无法确定ν(CH3OH)正与ν(CH3OH)逆的大小。