Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，工业上利用CO2和H2在一定条件下反应合成甲醇。

(1)已知：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式_______________________。

(2)在容积为1L的密闭容器中，投入1molCO和2molH2，在不同条件下发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化如图1所示：

①该反应的△H_____0(填“>”、“<”或“=”)，判断理由是_______________。

②M点时，CO的转化率为________。506K时该反应的平衡常数K=________(保留三位小数)。

③某同学绘制的压强为p时，不同温度下上述反应的平衡常数的对数值(lgK)如图2所示。A、B、C、D、E五点中能正确表示该反应的lgK与温度(T)的关系的点为____________。

④下列叙述能说明反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)达到平衡状态的是________(填序号)。

A.单位时间内生成2molH2的同时消耗1molCO

B.反应过程中c(CO)：c(CH3OH)=1：1

C.恒温恒容时，混合气体的密度保持不变

D.绝热恒容时，反应的平衡常数不再变化

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=- 442.8kJ/mol ＜ 从图像看出：随着温度升高，甲醇的物质的量减少，说明平衡逆向移动，正反反应放热 25% 0.148 ABE AD

【解析】(1)已知：①2CH3OH(l)+3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1

③H2O(g)＝H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1

根据盖斯定律可知（①－②+③×4）/2即得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l) △H＝-442.8kJ/mol。

(2)①从图像可以看出：随着温度升高，甲醇的物质的量减少，说明平衡逆向移动，正反应放热，因此该反应的△H＜0。②M点时甲醇是0.25mol，根据方程式可知消耗CO是0.25mol，所以CO的转化率为25%。平衡时消耗氢气是0.5mol，剩余CO和氢气分别是0.75mol、1.5mol，容积为1L，所以506K时该反应的平衡常数K＝。③正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，lgK减小，所以能正确表示该反应的lgK与温度(T)的关系的点为ABE。④A.单位时间内生成2molH2的同时消耗1molCO表示正逆反应速率相等，达到平衡状态，A正确；B.反应过程中c(CO)：c(CH3OH)＝1：1不能说明正逆反应速率相等，反应不一定达到平衡状态，B错误；C.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此恒温恒容时，混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，C错误；D.绝热恒容时，反应的平衡常数不再变化说明温度不再发生变化，反应达到平衡状态，D正确，答案选AD。