工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇.其反应方程式为:CO2+3H2CH3OH+H2O.请回答下列问题:(1)已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示:1molCO(g)+1mol H2O(l) 1molCO(g)+2mol H2(g) 1molCH3OH(l) 1molCO2(g)+1mol H2(g) 写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式 .� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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工业上可以利用废气中的CO₂为原料制取甲醇，其反应方程式为：CO₂+3H₂

CH₃OH+H₂O。请回答下列问题：
（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：

1molCO(g)+1mol H₂O(l)

1molCO(g)+2mol H₂(g)

1molCH₃OH(l)

1molCO₂(g)+1mol H₂(g)

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__               _。
该反应的△S____0(填“>”或“<”或“=”)，在 ______情况下有利于该反应自发进行。
（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应__     （选填编号）。
A．一定向正反应方向移动   B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动    D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，能说明反应已达到平衡状态的是       __     （选填编号）。
A．3v_正(H₂)=v_逆(CO₂)        B．C(H₂) = C(CO₂)
C．容器内气体的密度不变    D．容器内压强不变
（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0 min，容器内气体的密度增大了2.0g/L，在这段时间内CO₂的平均反应速率为           。反应在t₁时达到平衡，过程中c(CO₂)随时间t变化趋势曲线右图所示。保持其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，请画出t₁后c(CO₂)随时间t变化趋势曲线(t₂达到新的平衡)。

（1）3H₂(g) + CO₂(g)= CH₃OH(l)+ H₂O(l)；ΔH=－50KJ/mol；<；低温；（2）A、D；
（3）CD；（4）0.01mol.L^-1.min^-1；画图

试题分析：（1）根据题意可得热化学方程式：①CO(g)+H₂O(l)=CO₂(g)+H₂(g) ΔH=－41KJ/mol; ②CO(g) +H₂(g) =CH₃OH(l)ΔH=－91KJ/mol; ②－①，整理可得3H₂(g) + CO₂(g)= CH₃OH(l)+ H₂O(l)；ΔH=－50KJ/mol;由方程式可知，该反应是一个体系的混乱程度减小的反应。所以△S<0；由于该反应的正反应是放热反应，所以反应在低温情况下有利于该反应自发进行。（2）由于该反应的正反应是放热反应，所以上述反应方程式的平衡常数K值变大，则平衡正向移动。由于K只与温度有关，而与压强、浓度等无关，所以只有温度降低才可以满足条件。当降温时，V正、V逆都减小，V逆减小的多，V正>V逆，平衡正向移动，逆反应速率先减小后又略有增加。因此选项为A、D。（3）A．若反应达到平衡，则v_正(H₂)= 3v_逆(CO₂)。错误。B．由于二者消耗时是按照3:1的物质的量的关系消耗的，所以在开始加入的这两种气体只有按照某一确定的比例混合，达到平衡时才有关系：C(H₂) = C(CO₂)。因此不能作为判断平衡的标志。错误。C．由于生成物有液态物质，若反应未达到平衡，则气体的质量就会发生变化，气体的密度也会发生改变。因此容器内气体的密度不变，可以作为判断平衡的标志。正确。D．该反应是反应前后气体体积不等的反应，如果未达到平衡，则气体的物质的量就会发生变化，则容器内气体的压强就会改变。因此容器内压强不变可以作为判断平衡的标志。正确。（4）反应的容器容积为2.0L，容器内气体的密度增大了2.0g/L，则气体的质量增加了2.0g/L×2.0L=4.0g.其中增加的CO₂的质量为

；所以Δn(CO₂)=" Δm÷M="

=0.08mol,因此V(CO₂)= Δc(CO₂)÷Δt="(0.08mol" ÷2L)÷4min = 0.01mol/(L·min)。
由图像可知：反应CO₂(g)+3H₂(g)

CH₃OH(l)+H₂O(l)中起始时c(CO₂)=0.10mol/L，平衡时c(CO₂)=0.025mol/L，则Δc(CO₂)=0.075mol/L，所以平衡时各物质的浓度为：c(H₂)=0.075mol/L，该反应的平衡常数

；当保持其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，c(CO₂)=0.05mol/L，c(H₂)=0.15mol/L，平衡向右移动，设消耗c(CO₂)=xmol/L,则消耗c(H₂)=3xmol/L，平衡时各物质的浓度分别为c(CO₂)="(0.05-x)mol/L" ，c(H₂)="(0.15-3x)mol/L" ，平衡常数不变。即

，解得x= 0.025mol/L，则t₂达到新的平衡时c(CO₂)=0.025mol/L.故t₁后c(CO₂)随时间t变化趋势曲线为如图所示。

₂浓度与时间图像的表示。

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相关习题

科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇, 一定条件下发生如下反应：
CO₂(g)+3H₂(g)

CH₃OH(g)+H₂O(g)
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K＝                 ；已知：K(300℃)＞K(350℃)，则该反应是_______反应。（填“吸热”或“放热”）
（2）下列情况不能说明该反应一定达到平衡的是
A混合气体的平均平均相对分子质量不变         B混合气体的压强不变
C单位时间内生成3mol H—H键，同时生成2 mol C=O键
D．混合气体中 c (H₂) : c (CH₃OH) = 3:1
（3）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)为           mol·L^－1·min^－1

（4）下列措施中能使（3）题中n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的有           。(填字母)
A升高温度          B加入催化剂      C将H₂O(g)从体系中分离
D充入He(g)，使体系总压强增大          E．再充入1molCO₂和3molH₂
（5）若在另一个密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，保持压强不变,并使初始体积与（3）题中容器体积相等，且在相同的温度下进行反应，达到平衡时该容器中的CO₂的体积百分数 ________（3）题中的CO₂的体积百分数。(填“>”或“<”或“=”)

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科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

在一定条件下，将E(g)和F(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，发生下述反应，并于5 min末达到平衡：2E(g)＋F(g)

2G(g)。有关数据如下：

	E（g）	F（g）	G（g）
初始浓度（mol?L^-1）	2.0	1.0	0
平衡浓度（mol?L^-1）	c₁	c₂	0.4

下列判断正确的是
A．反应在前5min内，v(E)＝0.04 mol/(L·min)
B．其他条件不变，若增大E的浓度，则达平衡时E的转化率会增大
C．其他条件不变，降低温度，平衡时n(E)=3.0mol，则反应的△H＞0
D．平衡后移走2.0 mol E和1.0 mol F，在相同条件下再达平衡时，c(G)<0.2 mol?L^-1

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科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

一定温度下，在三个体积约为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)

CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
容器编号	温度（℃）	CH₃OH(g)	CH₃OCH₃(g)	H₂O(g)
I	387	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	387	0.40
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

下列说法正确的是
A．该反应的正方应为放热反应
B．达到平衡时，容器I中的CH₃OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C．容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D．若起始时向容器I中充入CH₃OH 0.1mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行

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科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

硫酸的消费量是衡量一个国家化工生产水平的重要标志。
（1）一定条件下，SO₂与空气反应10 min后，SO₂和SO₃物质的量浓度分别为1.2 mol/L和2.0 mol/L，则SO₂起始物质的量浓度为______；生成SO₃的化学反应速率为______。
（2）若改变外界条件，发生SO₂与空气反应生成SO₃，使10 min内的用O₂表示的反应速率为0.15mol/(L·min)，则改变的条件可能是_______________。

A．压缩体积，增大压强

B．降低温度

C．充入大量的氮气

D．仅增加SO₂的浓度

（3）工业制硫酸，用过量的氨水对SO₂尾气处理，请写出相关的离子方程式：____ _

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科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

(17分)运用化学反应原理研究碳的化合物具有重要意义。
（1）常温下

可用于检测CO，反应原理为：

。向2L密闭容器中加入足量

，并通人1molCO，CO₂的体积分数

随时间的变化如下图所示。

①0～0.5min内的平均反应速率

_____________。
②保持温度和体积不变，若开始加入CO(g)的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是____________(填代号)。
a．生成I₂的质量为原来的2倍
b．混合气体的平均摩尔质量不变
c．达到平衡的时间为原来的2倍
d．混合气体的密度不变
③反应达a点时，欲增大容器中

的体积分数

，可采取的措施为____________。
（2）以

为催化剂，可以将

的混合气体直接转化为乙酸。
①若该反应的原子利用率为100％，则

______________。
②在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则

________14(填“>”、“<”或“=”)；该温度下醋酸的电离常数K=__________(用含a、b的式子表示)。
（3）利用反应

可以处理汽车尾气，若将该反应设计为原电池，用熔融Na₂O作电解质，其正极电极反应式为________________________________。

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科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

（14分）工业废气、汽车尾气排放出的SO₂、NO_x等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。
（1）大气中的SO₂在烟尘的催化下形成硫酸的反应方程式是____________________。
（2）已知2SO₂ (g)+ O₂ (g)

2SO₃(g) △H＝－196kJ/mol，提高反应中SO₂的转化率，是减少SO₂排放的有效措施。
①T温度时，在2L容积固定不变的密闭容器中加入2.0 mol SO₂和1.0 mol O₂，5 min后反应达到平衡，二氧化硫的转化率为50%，则υ(O₂)＝____________。
②在①的条件下，判断该反应达到平衡状态的标志是_______(填字母)。

A．SO₂、O₂、SO₃三者的浓度之比为2∶1∶2	B．容器内气体的压强不变
C．容器内混合气体的密度保持不变	D．SO₃的物质的量不再变化

E．SO₂的生成速率和SO₃的生成速率相等
③若反应初始时，在容器中加入1.5 mol SO₂和0.8 mol O₂，则平衡后二氧化硫的转化率氧气的转化率（填大于、小于或等于）。
（3）烟气中的SO₂可以用NaOH溶液吸收，将所得的Na₂SO₃溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H₂SO₄，其原理如下图所示。（电极材料为石墨）

①图中a极要连接电源的（填“正”或“负”）_______极，C口流出的物质是_______。
②SO₃²^－放电的电极反应式为_____________________________________。
③电解过程中若消耗12.6gNa₂SO₃，则阴极区变化的质量为_______g(假设该过程中所有液体进出口密闭)。

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科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

在密闭容器中进行反应：X(g)＋3Y(g)

2Z(g)，下列说法正确的是 (　　)

A．左上图说明正反应为吸热反应

B．反应达平衡后，增大压强气体密度将减小

C．右上图可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动

D．右上图虚线可表示使用催化剂后引发的反应速率变化

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科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl₅，反应PCl₅(g)=PCl₃(g)+Cl₂(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：

t / s	0	50	150	250	350
n(PCl₃) / mol	0	0. 16	0. 19	0. 20	0. 20

下列说法正确的是
A. 反应在前50 s 的平均速率v(PCl₃)=" 0." 0032 mol·L^-1·s^-1
B. 保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl₃)=" 0." 11 mol·L^-1，则反应的驻H<0
C. 相同温度下，起始时向容器中充入1. 0 mol PCl₅、0. 20 mol PCl₃和0. 20 mol Cl₂，反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D. 相同温度下，起始时向容器中充入2. 0 mol PCl₃和2. 0 mol Cl₂，达到平衡时，PCl₃的转化率小于80%

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