Question

【题目】以天然气为原料合成甲醇。有关热化学方程式如下:

①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH1=-70.8 kJ·mol-1

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　 ΔH2

③2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(g) ΔH3=-251.0 kJ·mol-1

(1)ΔH2=____kJ·mol-1。

（2）在恒容密闭容器里，按物质的量比1:1加入一定量的碳和水蒸气反应生成水煤气。一定条件下达到平衡，当改变反应的某一条件时，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_________。（填序号）

A.正反应速率先增大后减少 B.化学平衡常数K减少

C.再加入一定量碳 D.反应物气体体积分数增大

(3)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同条件下发生反应:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。实验测得CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。

①该反应自发进行的条件是_____________（填“低温”、“高温”或“任意温度”）

②506 K时，反应平衡时H2的转化率为___；压强:p1_____(填“>”“<”或“=”) p2。

③反应速率:N点v正(CO)____(填“>”“<”或“=”)M点v逆(CO)。

④若压强为p1、在1 L恒容密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lg K)如图所示。则温度为506 K时,平衡常数K=____(保留三位小数),B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lg K与T的关系的点为____。

(4)在2 L恒容密闭容器中充入a(a>0) mol H2、2 mol CO和7.4 mol CH3OH(g),在506 K下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a的范围为________。

Answer 1

【答案】-90.1 A 低温 25% > < 0.148 BE 0<a<10

【解析】

（1）根据盖斯定律③/2-①/2得反应②的△H2=(△H3-△H1)/2=-90.1kJ·mol-1。

（2）A.当改变某一条件时，正反应速率先增大后减小，说明开始时平衡逆向移动，后来平衡正向移动，反应物浓度降低导致正反应速率减小，故A项正确；B.化学平衡常数K减少，反应程度减小，所以平衡逆向移动，故B项错误；C .再加入一定量碳，因为C是固体，改变用量，不影响化学平衡移动，故C错误；D.反应物气体体积分数增大，说明平衡逆向移动，故D项错误。综上所述，符合题意的选项为A

（2）①由图分析CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)为放热反应，所以自发进行的条件是低温；

②506 K M点生成0.25mol CH3OH消耗0.5mol H2，H2的转化率为0.5/2=；加压平衡右移，CH3OH的物质的量增大，p1时CH3OH的物质的量较大，所以压强：p1>p2。答案：25%、p1>p2。

③M、N点温度相同，M点压强较大，所以反应速率：N点v正(CO) <M点v逆(CO)。答案：<

④506 K时，　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol·L-1) 1 2 0

转化(mol·L-1) 0.25 0.50 0.25

平衡(mol·L-1) 0.75 1.50 0.25

K==L2·mol-2≈0.148 L2·mol-2。K越大，lgK越大，该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡常数K减小，所以，B、E点符合题意。答案：0.148 BE。

（4）温度不变，平衡常数不变，K=0.148 L2·mol-2。为了使反应逆向进行，必须使Qc>K，即>0.148，解得:a<10，又因为H2的物质的量必须大于0，所以，a的范围为0<a<10。