Question

【题目】在工业上常用CO和H2合成甲醇，反应方程式为：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=akJ/mol
已知：①CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H1=﹣283.0kJ/mol
②H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣192.2kJ/mol
答下列问题：
（1）a=
（2）能说明反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）已达平衡状态的是（填字母）．
A.单位时间内生成1mol CH3OH（g）的同时消耗了1mol CO（g）
B.在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C.在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D.在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化
（3）在T1℃时，体积为2L的恒容容器中充人物质的量之
和为3mol的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数（V%）与 的关系如图1所示．

①当起始 =2，经过5min达到平衡，CO的转化率为0.6，则0～5min内平均反应速率v（H2）= ． 若此时再向容器中加入CO（g）和CH3OH（g）各0.4mol，达新平衡时H2的转化率将（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
②当 =3.5时，达到平衡状态后，CH3 OH的体积分数可能是图像中的点（选填“D”、“E”或“F”）
（4）CO和H2来自于天然气．已知CO2（g）+CH4 （g）2CO（g）+2H2 （g）．在密闭容器中有浓度均为0.1molL﹣1的CH4与CO2 ， 在一定条件下反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2，则压强p1p2（选填“大于”或“小于”）；当压强为p2时，在y点：v（正）v（逆）（选填“大于”、“小于”或“等于”）．若p2=3MPa，则T℃时该反应的平衡常数Kp=MPa2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．

（5）含有甲醇的废水会造成环境污染，可通入ClO2气体将其氧化为CO2 ． 写出相关反应的离子方程式

Answer 1

【答案】
（1）﹣574.4
（2）CD
（3）0.12mol/（L．min）；增大；F
（4）小于；大于；4
（5）6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+
【解析】解：（1）已知：①CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H1=﹣283.0kJ/mol②H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣192.2kJ/mol
根据盖斯定律，①+2×②﹣③可得：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），则△H=△H1+2△H2﹣△H3=（﹣283.0kJ/mol）+2×（﹣241.8kJ/mol）﹣（﹣192.2kJ/mol）=﹣574.4kJ/mol，
所以答案是：﹣574.4；（2）A．单位时间内生成1mol CH3OH（g）的同时消耗了1mol CO（g），均表示正反应速率，反应始终按该比例关系进行，单位时间内生成1mol CH3OH（g）的同时生成了1mol CO（g）可以说明到达平衡，故A错误；
B．混合气体总质量不变，容器容积恒定，容器内混合气体的密度始终保持不变，故B错误；
C．在绝热恒容的容器中，随反应进行温度发生变化，平衡常数也随之发生变化，当反应的平衡常数不再变化时说明反应到达平衡，故C正确；
D．混合气体总质量不变，随反应进行混合气体总物质的量增大，则气体的平均摩尔质量进行，当气体的平均摩尔质量不再变化时，说明反应到达平衡，故D正确，
故选：CD；（3）①H2和CO总共为3mol，且起始 =2，可知H2为2mol、CO为1mol，5min达到平衡时CO的转化率为0.6，则：

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
起始（mol）：	1	2		0
变化（mol）：	0.6	1.2		0.6
平衡（mol）：	0.4	0.8		0.6

容器的容积为2L，则v（H2）= =0.12mol/（L．min），
该温度下平衡常数K= ，此时再向容器中加入CO（g）和CH3OH（g）各0.4mol，此时浓度商Qc= ＜K= ，反应向正反应进行，达新平衡时H2的转化率将增大，
所以答案是：0.12mol/（L．min）；增大；
②混合比例等于化学计量数之比时，平衡时生成物的含量最大，故当 =3.5时，达到平衡状态后，CH3 OH的体积分数小于C点，故选F，
所以答案是：F；（4）正反应为气体物质的量增大的反应，较低压强有利于反应正向进行，压强越大平衡时甲烷的转化率越大，则压强p1 ＜p2；
当压强为p2时，在y点甲烷转化率小于平衡时（x点）的转化率，反应未到达平衡，应正向进行到达平衡，则在y点：v（正）＞v（逆）
若p2=3MPa，x甲烷转化率为50%，则：

	CO2（g）+	CH4 （g）		2CO（g）+	2H2 （g）
起始浓度（mol/L）：	0.1	0.1		0	0
变化浓度（mol/L）：	0.05	0.05		0.1	0.1
平衡浓度（mol/L）：	0.05	0.05		0.1	0.1

平衡常数Kp= = （MPa）2=4（MPa）2 ，
所以答案是：小于；大于；4；（5）ClO2气体将甲醇氧化为CO2 ， 自身被还原为Cl﹣ ， 结合电子转移守恒、电荷守恒与原子守恒配平离子方程式为：6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+ ，
所以答案是：6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+ ．
【考点精析】关于本题考查的化学平衡状态本质及特征和化学平衡状态的判断，需要了解化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正确答案．