Question

【题目】实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，下图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：

(1)为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为2 L的密闭容器中，充入2 mol CO2和8 mol 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上图2所示。

①从反应开始到平衡，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH) ＝________；

②该反应的平衡常数表达式K＝________。

(2)830 ℃，反应的平衡常数K＝1，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有________(填“A”“B”“C”或“D”)。

物质	A	B	C	D
n(CO2)	3	1	3	1
n(H2)	2	2	4	2
n(CH3OH)	1	2	3	0.5
n(H2O)	4	2	3	2

(3)25 ℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3 kJ的热量，写出该反应的热化学方程式______________________________。

Answer 1

【答案】0.075 mol·L－1·min－1ACDCH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.6 kJ/mol

【解析】

(1)由图2，v(CH3OH)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，该反应平衡常数的表达式K=，故答案为：①0.075 mol·L－1·min－1②；(2)经计算， B中Qc＞1，逆向移动，A、C、D中Qc＜1，正向移动，故答案为ACD；（3）16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3 kJ，则1mol甲醇燃烧放出的热量为32g÷16g×363.3KJ=726.7KJ，故反应的热化学反应方程式为: CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.6 kJ/mol。