Question

甲醇是一种重要的可再生能源，工业上可用CO和H₂合成．
（1）已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ?mol^-1 ，CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725kJ?mol^-1 若要求得CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）的△H，还需要知道反应（用化学方程式表示）

 

的焓变．
（2）在Cu₂O/ZnO做催化剂的条件下，将CO（g）和H₂（g）充入容积为2L的密闭容器中合成CH₃OH（g），反应过程中，CH₃OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图．根据题意回答下列问题：
①反应达到平衡时，平衡常数表达式K=

 

；升高温度，K值

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

 

．
③若其它条件不变，对处于Z点的体系，将体积压缩至原来的

1

2

，达到新的平衡后，下列有关该体系的说法正确的是

 

．
a．氢气的浓度与原平衡比减少         b．正、逆反应速率都加快
c．甲醇的物质的量增加              d．重新平衡时

n(H2)

n(CH3OH)

增大
④据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量的CO₂有利于维持Cu₂O的量不变，原因是

 

：（写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据盖斯定律，需要知道反应可由以上三个已知反应相加得到；
（2）①根据化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，写出表达式；根据温度对化学平衡、平衡常数的影响，由图象可知，升温时CH₃OH的物质的量减小，平衡逆向移动，则可推知K值减小；
②先根据图象依据求出υ（CH₃OH），然后根据速率之比等于化学计量数之比求出υ（H₂）=2v（CH₃OH）=0.2mol?L^-1?s^-1；
③缩小容器的体积相当于加压，然后根据压强对浓度、速率和化学平衡的影响来解答．其他条件不变时，将处于Z点的体系体积压缩到原来的其他条件不变时，将处于Z点的体系体积压缩到原来的一半，容器的体积减小，则压强增大，正逆反应速率都增大，平衡向正向移动，甲醇的物质的量增多，氢气的物质的量减小，但由于体积减小，平衡时氢气的浓度反而增大，重新平衡时n（H₂）/n（CH₃OH）减小；
④Cu₂O能被CO还原生成CO₂和Cu，该反应为可逆反应；根据根据平衡移动的原理，二氧化有利于抑制反应 Cu₂O+CO═2Cu+CO₂向正反应方向移动．

解答： 解：（1）根据盖斯定律，需要知道反应可由以上三个已知反应相加得到，故答案为：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；
（2）①根据化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，表达式为：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)；

；由图象可知，升温时CH₃OH的物质的量减小，平衡逆向移动，则可推知K值减小，故答案为：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)；

；减小；
②在500℃，反应2S达到平衡，密闭的容器容积为2L，生成CH₃OH的物质的量为0.4mol，v（CH₃OH）=0.4mol/（2S?2L）=0.1mol?L^-1?s^-1；根据速率之比等于系数比，则氢气的平均反应速率v（H₂）=2v（CH₃OH）=0.2mol?L^-1?s^-1．故答案为：0.2mol?L^-1?s^-1
③其他条件不变时，将处于Z点的体系体积压缩到原来的一半，容器的体积减小，则压强增大，正逆反应速率都增大，平衡向正向移动，甲醇的物质的量n（CH₃OH）增多，氢气的物质的量n（H₂）减小，但由于体积减小的程度大，故平衡时氢气的浓度反而增大（符合勒夏特列原理），重新平衡时n（H₂）/n（CH₃OH）减小；
故选：b、c；
④根据平衡移动的原理，二氧化有利于抑制反应 Cu₂O+CO

△   .

2Cu+CO₂向正反应方向移动，维持Cu₂O的量不变，
故答案为：Cu₂O+CO

△   .

2Cu+CO₂，体系中有CO₂可以抑制Cu₂O被还原

点评：本题考查的知识点较多，包括盖斯定律的应用、反应速率的计算、外界条件对化学平衡及平衡常数的影响等，综合性较强，