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) Δ H=＋93.0 kJ·mol－1

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

③CH3OH(g)=CH3OH(l) Δ H＝－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1mol CO和2mol H2，在催化剂作用下充分反应。下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 Δ H________ 0（填“>” 或“<” ），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式为K=_______(只列算式不计算结果)。

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.容器内的密度不再变化

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) Δ H=－726.51 kJ·mol-1 < > BC C

【解析】（1）已知： ①CH3OH(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋3H2(g) Δ H1=＋93.0 kJ·mol－1

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

③CH3OH(g)=CH3OH(l) Δ H3＝－38.19 kJ·mol－1

根据盖斯定律，由②×3- ①×2-③得反应CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) Δ H=Δ H2×3-Δ H1×2-Δ H3=－726.51 kJ·mol-1；（2）①随着温度升高，甲醇的体积分数减少，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向吸热反应的逆方向移动，即正反应为放热反应，Δ H<0；作等温线，随着压强增大，平衡向体积减小的正方向移动，根据图表可知p1>p2；②压强为 p2，温度为 300℃时，CH3OH的体积分数为50%，设CO的转化率为x则CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始浓度(mol/L) 0.5 1 0

改变浓度(mol/L) 0.5x x 0.5x

平衡浓度(mol/L) 0.5-0.5x 1-x 0.5x

CH3OH的体积分数为×100%=50%，解得x=0.75，该反应的化学平衡常数的计算式为K==；③A、反应前后气体系数之和不相等， 则压强不变，说明反应达到平衡，选项A不选；B、没有指明反应的方向，不能说明正逆反应速率相等，则不能证明达到平衡状态，选项B选；C、根据密度的定义，恒容说明体积不变，组分都是气体，质量不变，密度不变，不能说明反应达到平衡，选项C选；D、根据平均摩尔质量的定义，气体质量不变，反应前后气体系数之和不相等，气体物质的量减少，因此平均摩尔质量不变，说明达到平衡状态，选项D不选；E、根据化学平衡状态的定义，当组分的质量分数不变，说明反应达到平衡，选项E不选。答案选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， c(CH3OH)与c(CO)同等倍数减小，根据浓度商Qc=，推得 Qc=K，所以平衡不移动，答案选C。