Question

【题目】甲醇是重要的工业原料．煤化工可以利用煤炭制取水煤气从而合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．已知常温常压下反应的能量变化如图1所示： ②

化学键	H﹣H	H﹣O	O=O
键能kj/mol	436	x	496

③CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H=﹣280kJ/mol
H2（g）+ O2（g）=H2O（I）△H=﹣284kJ/mol
H2O（I）=H2O（g）△H=+44kJ/mol
请回答下列问题：
（1）甲醇气体分解为CO和H2两种气体这一反应的活化能为kj/mol；
（2）请写出表示气态甲醇燃烧热的热化学方程式；
（3）H﹣O的键能x值为；
（4）如图2：在一容积可变的密闭容器中充入10molCO气体和30molH2气体，当达到平衡状态A时，容器的体积为20L．如反应开始时仍充入10molCO和30molH2 ， 则在平衡状态B时容器的体积V（B）=L；
（5）在甲、乙、丙三个不同密闭容器中按不同方式投料，一定条件下发生该反应（起始温度和起始体积相同，反应物和生成物反应前后均为气态）．相关数据如表所示：

容器	甲	乙	丙
相关条件	恒温恒容	绝热恒容	恒温恒压
反应物投料	1molCO、2molH2	1molCH3OH	1molCH3OH
平衡时容器体积	V（甲）	V（乙）	V（丙）
反应的平衡常数K	K（甲）	K（乙）	K（丙）
平衡时CH3OH的浓度/molL﹣1	C（甲）	C（乙）	C（丙）
平衡时CH3OH的反应速率/molL﹣1min﹣1	v（甲）	v（乙）	v（丙）

则下列说法正确的是 ．
A.V（甲）＞V（丙）
B.K（乙）＞K（丙）
C.c（乙）＞c（甲）
D.v（甲）=v（丙）

Answer 1

【答案】
（1）510
（2）CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣757kJ?mol﹣1
（3）462
（4）7
（5）BC
【解析】解：（1）由图形可知甲醇的活化能为（419+91）kJ/mol=510kJ/mol，所以答案是：510；（2）燃烧热的热化学方程式中，可燃物为1mol，反应生成稳定的氧化物． 由图1可得热化学方程式：①CO（g）+2H2（l）=CH3OH（g）△H=﹣91kJ/mol，
又已知：②CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H=﹣280kJ/mol③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣284 kJ/mol
根据盖斯定律，③×2+②﹣①可得：CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣757kJmol﹣1 ，
所以答案是：CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣757kJmol﹣1；（3）已知：H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣284 kJ/mol，
H2O（l）═H2O（g）△H=+44kJ/mol
二者相加可得：H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H=﹣240 kJ/mol，
反应热=反应物总键能﹣生成物总键能，则436kJ/mol+ ×496kJ/mol﹣2×x kJ/mol=﹣240kJ/mol，解得x=462，
所以答案是：462；（4）A、B两容器温度相同，即化学平衡常数相等，A点时转化率为50%，则K= =1，且B点时CO的转化率为0.8，则

	CO（g）+	2H2（g）	CH3OH（g）
起始（mol）	10	30	0
转化（mol）	8	16	8
平衡（mol）	2	14	8

设体积为VL，则有K= =1，V=7L，
所以答案是：7；（5）A．丙为甲醇的分解是气体体积增大的反应，所以丙恒温恒压，体积变大，甲恒温恒容，体积不变，所以，V甲＜V丙 ， 故A错误；
B．合成甲醇是放热反应，其逆反应甲醇分解就是吸热的，乙绝热容器，丙恒温，所以乙反应后比丙温度低，向吸热方向进行的程度小，平衡时乙中甲醇浓度比丙高，CO和氢气浓度比丙低，K乙＞K丙 ， 故B正确；
C．条件相同时，甲与乙是等效平衡．甲与乙容器体积相同，乙分解甲醇吸热导致乙比甲温度低，平衡向合成甲醇方向移动，平衡时甲醇浓度乙大于甲，即c乙＞c甲 ， 故C正确；
D．甲与丙起始温度和起始体积相同，恒温条件下反应，丙在恒压条件下分解甲醇生成氢气和CO，平衡时体积比反应前大，即平衡时丙体积大于甲，则压强甲大于丙，所以υ甲＞υ丙 ， 故D错误．
所以答案是：BC．
【考点精析】关于本题考查的化学平衡的计算，需要了解反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能得出正确答案．