【答案】
分析:(1)①该反应为熵增大,焓增大的反应,由△G=△H-T△S判断;
②根据达到平衡时的特征“等”、“定”结合反应方程式的特征判断是否达到平衡状态;
(2)反应H
2O(g)+CO(g)?H(g)+CO
2(g)中,反应物和生成物的体积相等,压强对平衡移动无影响,从等效平衡的角度结合浓度对平衡的影响分析;
(3)①使平衡混合物中c(CH
3OH))增大,应使平衡向正反应方向移动;
②反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动;
(4)①利用盖斯定律计算反应热,并书写热化学方程式;
②根据△G=△H-T△S判断反应能否自发进行.
解答:解:(1)该反应为熵增大,焓增大的反应,由△G=△H-T△S,△G<0反应可自发进行,可知该反应在高温时可以自发进行,常温下难以自发进行,故答案为:①能;
②Ⅰ由于有固体参加反应,当混合气体的密度不变时,气体的质量不变,说明达到平衡状态;
Ⅱ反应前后气体的体积不等,当容器内气体的压强不变时说明达到平衡状态;
Ⅲ反应前后气体的体积不等,混合气体的总物质的量不变,说明达到平衡状态;
ⅣCO物质的量浓度不变,说明达到平衡状态,则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都可说明达到平衡状态,
故答案为:D;
(2)A.丙中浓度最大,甲中浓度最小,浓度越大,反应速率越大,则反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应最慢,故A正确;
B. 以甲计算:
H
2O(g)+CO(g)?H
2(g)+CO
2(g)
起始:0 0 0.010 0.010
转化:x x x x
平衡:x x 0.01-x 0.01-x
则
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/0.png)
=
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/1.png)
,
x=0.006,则平衡时甲中的H
2的转化率均是
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/2.png)
=60%,由于甲和丙的气体的比值相同,为等效平衡状态,则丙中H
2的转化率也为60%,故B正确;
C.由B计算可知,平衡时,丙中的c(CO
2)是甲中的2倍,应为2×(0.01-0.006)mol/L=0.008mol/L,故C错误;
D.乙与甲相比较,相当于在甲的基础上通入H
2,则平衡向逆反应方向移动,平衡时,乙中的CO
2的转化率大于60%,故D正确.
故答案为:C;
(3)①反应物总能量大于生成物总能量,该反应的正反应放热,则
A.升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡混合物中c(CH
3OH)减小,故A错误;
B.冲入He(g)使体系压强增大,但反应物的浓度不变,平衡不移动,故B错误;
C.将H
2O(g)从体系中分离出来,生成物浓度减小,则平衡向正反应方向移动,平衡混合物中c(CH
3OH))增大,故C正确;
D.再冲入1mo1CO
2和3mo1H
2,相当于在原来基础上增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡混合物中c(CH
3OH))增大,故D正确.
故答案为:CD;
②在温度T
1时,当反应达到平衡时,测得n(H
2)=2.4mo1,则平衡时n(CO
2)=1mol-
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/3.png)
×(3mol-2.4mol)=0.8mol;其他条件不变,在温度T
2时,当反应达到平衡时,测得n(CO
2)=0.82mol,说明平衡向正反应方向移动,反应为放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,故答案为:>;
(4)①甲醇和氢气的燃烧热书写其热化学方程式分别为:
①2CH
3OH(l)+3O
2(g)=2CO
2(g)+4H
2O(l),△H
1=-1451kJ/mol;
②2H
2(g)+O
2(g)=2H
2O(l),△H
2=-571.6KJ/mol,
根据盖斯定律,反应CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(l)+H
2O(l)
可以看成是方程式
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/4.png)
×②-①×
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/5.png)
,所以△H=
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/6.png)
×(-571.6KJ/mol)-(-1451kJ/mol)×
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzhx/web/STSource/20131101173138086153407/SYS201311011731380861534019_DA/7.png)
=-131.9KJ/mol,
故答案为:CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(l)+H
2O(l),△H=-131.9KJ/mol;
②该反应消耗二氧化碳,可降低温室效应,生成甲醇,可弥补资源短缺,故答案为:可降低温室效应和弥补资源短缺;
③该反应是一个焓增、熵减的反应,则△G=△H-T△S>0,不能自发进行,
故答案为:不可行,该反应是一个焓增、熵减的反应,所以不能自发进行.
点评:本题考查化学平衡以及反应热的计算,题目难度较大,本题注意利用三段式法计算,易错点为(2),注意对等效平衡的理解和运用.