Question

【題目】甲醇(CH3OH)是重要的溶劑和替代燃料，工業(yè)上用CO和H2在一定條件下制備CH3OH的反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入2mol CO和4mol H2，一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)，測得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①從反應(yīng)開始到5min，用CO表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=________。

②下列說法正確的是____________(填字母序號)。

A．達到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率為65%

B．5min后容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

C．達到平衡后，再充入氬氣，反應(yīng)速率減小

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)<v(逆)

（2）碳與水蒸氣反應(yīng)制取H2的相關(guān)反應(yīng)如下：

Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.0kJ·mol1

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H= 43kJ·mol1

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) △H= 178.3kJ·mol1

①計算反應(yīng)ⅣC(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=_______kJ·mol1；若K1、K2、K3分別為反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數(shù)，則反應(yīng)Ⅳ平衡常數(shù)K=_____(用K1、K2、K3表示)。

②對于可逆反應(yīng)C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，采取以下措施可以提高H2產(chǎn)率的是________。(填字母)

A．降低體系的溫度 B．壓縮容器的體積 C．增加CaO的量 D．選用適當?shù)拇呋瘎?/span>

Answer 1

【答案】0.3mol·(L·min) 1 B 90.3kJ·mol1 K1·K2·K3 A

【解析】

（1）①依據(jù)v（CO）=△c（CO）/△t計算CO表示的平均反應(yīng)速率；

②A、結(jié)合題意建立如下三段式求算H2的轉(zhuǎn)化率；

B、反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量變化；

C、達到平衡后，再充人氬氣，總壓增大分壓不變；

D、2min前后反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進行；

（2）①根據(jù)蓋斯定律Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ可得Ⅳ，由K、K1、K2、K3表達式可得K與K1、K2、K3的關(guān)系式；

②A、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低體系的溫度，平衡向著正向移動；

C、CaO為固體，增加CaO的量平衡不移動；

B、該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，壓縮容器的體積增大了壓強，平衡不移動；

D、選用適當?shù)拇呋瘎┛梢愿淖兎磻?yīng)速率，但是不影響化學(xué)平衡。

（1）①從反應(yīng)開始到5min，圖象可知CO濃度變化為2.00mol/L-0.50mol/L=1.50mol/L，從反應(yīng)開始到5min，用一氧化碳表示的平均反應(yīng)速率v（CO）=1.50mol/L/5min=0.3mol/（Lmin），故答案為：0.3mol/（Lmin）；

②A、結(jié)合題意建立如下三段式：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量 2 4 0

變化量 1.5 3 1.5

平衡量 0.5 1 1.5

達到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率=消耗量/起始量×100%=3mol/L/4mol/L×100%=75%，故A錯誤；

B、反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量變化，5min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，故B正確；

C、達到平衡后，再充人氬氣，總壓增大分壓不變，速率不變，故C錯誤；

D、2min前后反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)正向進行，v（正）>v（逆），故D錯誤。

故答案為：B

（2）①根據(jù)蓋斯定律Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ可得：C（s）+2H2O（g）+CaO（s）CaCO3（s）+2H2（g）△H=（+131.0kJ/mol）+（-43kJ/mol）+（-178.3kJ/mol）=-90.3kJ；根據(jù)方程式可知，K1=c(CO)c2(H2)/c(H2O)，K2= c(CO2)c(H2)/c(H2O)c(CO)，K3=1/ c(CO2)，K= c2(H2)/c2(H2O)，則K= K1·K2·K3，故答案為：-90.3；K1·K2·K3；

②A、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低體系的溫度，平衡向著正向移動，可以提高氫氣的產(chǎn)率，故A正確；

B、該反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，壓縮容器的體積增大了壓強，平衡不移動，氫氣的產(chǎn)率不變，故B錯誤；

C、CaO為固體，增加CaO的量平衡不移動，氫氣的產(chǎn)率不變，故C錯誤；

D、選用適當?shù)拇呋瘎┛梢愿淖兎磻?yīng)速率，但是不影響化學(xué)平衡，氫氣的產(chǎn)率不變，故D錯誤。

故答案為：A