Question

2009年12月7日～18日在丹麦首都哥本哈根召开了世界气候大会，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即2012年至2020年的全球减排协议，大会倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视．过渡排放CO₂会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将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），图1表示该反应过程中能量（单位为kJ?mol^-1）的变化：
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是

 

（填字母）．
A．△H＞0，△S＞0
B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜O
D．△H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在1L固定体积的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），经测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．
①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v（CO₂）=

 

．
②该反应的平衡常数表达式K=

 

．
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是

 

．（填字母）
A．升高温度
B．将CH₃OH（g）及时液化抽出
C．选择高效催化剂
D．再充入1molCO₂和3molH₂
（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362.9kJ的热量，写出该反应的热化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,热化学方程式,焓变和熵变,化学平衡常数的含义

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）依据反应和图象1分析判断：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），气体的物质的量减少，反应是熵减少的反应△S＜0；反应物能量高于生成物的能量，判断反应是放热反应，△H＜0；
（2）二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行浓度增大；10nim内达到平衡，生成甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L；
①根据c=

△c

△t

计算△c（CO₂）；
②平衡常数等于生成物的浓度化学计量数幂之积除以反应物的浓度化学计量数幂之积，
③依据化学反应的影响因素和条件逐项分析判断：
A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
B、将CH₃OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量平衡正向进行；
C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡；
D、再充入l molCO₂和3molH₂，增大压强平衡正向进行；
（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362.9kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时，放出热量=362.9kJ×

1mol×32g/mol

16g

=726.6kJ，依据书写热化学方程式的方法写出甲醇燃烧热的热化学方程式．

解答： 解：（1）依据反应和图象分析判断：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），气体的物质的量减少，反应是熵减少的反应△S＜0；反应物能量高于生成物的能量，判断反应是放热反应，△H＜0，
故答案为：C；
（2）二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行浓度增大；10nim内达到平衡，生成甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L，则：
①v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min）；
故答案为：0.075mol/（L?min）；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常数表达式K=

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案为：

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

；
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是：
A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；故A错误；
B、将CH₃OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量，平衡正向进行，故B正确；
C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡，故C错误；
D、再充入l molCO₂和4molH₂，增大压强平衡正向进行，故D正确；
故选：BD；
（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362.9kJ的热量，则1mol甲醇完全燃烧恢复到原状态时，放出热量
=362.9kJ×

1mol×32g/mol

16g

=725.8kJ，故甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ?mol^-1；
故答案为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ?mol^-1．

点评：本题考查了反应的焓变判断，热化学方程式的书写，化学平衡的影响因素，化学平衡的计算、化学平衡常数等，图象分析是关键，难度中等．