Question

甲醇是一種重要的可再生能源，工業(yè)上可用CO和H₂合成。

（1）已知：CO(g)＋1/2O₂(g)＝CO₂(g)  △H＝—283 kJ·mol^—1

CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g) ＋2H₂O(l)  △H＝—725kJ·mol^—1

若要求得CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l)的△H，還需要知道反應（用化學方程式表示）                                 的焓變。

（2）在Cu₂O/ZnO做催化劑的條件下，將CO(g)和H₂(g)充入容積為2L的密閉容器中合成CH₃OH(g)，反應過程中，CH₃OH的物質的量（n）與時間（t）及溫度的關系如圖。

根據題意回答下列問題：

①反應達到平衡時，平衡常數表達式K＝        ；

升高溫度，K值           （填“增大”、“減小”

或“不變”）。

②在500℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H₂) ＝                 。

③若其它條件不變，對處于Z點的體系，將體積壓縮至原來的1/2，達到新的平衡后，下列有關該體系的說法正確的是            。

a．氫氣的濃度與原平衡比減少        b．正、逆反應速率都加快

c．甲醇的物質的量增加              d．重新平衡時n(H₂) /n(CH₃OH)增大

④據研究，反應過程中起催化作用的為Cu₂O，反應體系中含少量的CO₂有利于維持Cu₂O的量不變，原因是：                                   （寫出相關的化學方程式并輔以必要的文字說明）。

 

Answer 1

【答案】

（1）2H₂(g)＋O₂(g) ＝2H₂O(l)（只要寫對反應式即給1分。沒配平扣1分，沒標明狀態(tài)扣1分，若二者都存在只扣1分。）

（2）①； 減小。②0.2mol·L^—1·s^—1（沒有單位或錯扣1分）。③bc（各1分。填錯一個倒扣1分，不出現負分。）。

④Cu₂O＋CO2Cu＋CO₂，體系中有CO₂可以抑制Cu₂O被還原。（3分�；瘜W方程式給1分，文字說明給2分。若化學方程式用可逆號，文字說明只要從化學平衡角度回答都給分。若說明CO₂與Cu反應生成Cu₂O也給分。）

【解析】

試題分析：（1）所求反應中有H₂存在，CO₂和H₂O都是中間產物，結合蓋斯定律，可推得還需要的反應為2H₂(g)＋O₂(g) ＝2H₂O(l)的焓變；

（2）①根據反應，其平衡常數表達式，結合圖像，可知升高溫度，甲醇含量降低，平衡向逆反應方向移動，說明該反應是放熱反應，故升高溫度，K值減小；

②在500℃，從反應開始到平衡，甲醇增加了0.4 mol，H₂消耗了0.8 mol，則氫氣的平均反應速率v(H₂)= =0.2 mol·L^—1·s^—1；

③Z點處于平衡狀態(tài)，將體積壓縮至原來的1/2，相當于加壓了，平衡正向移動，依次進行解答；

a、各物質的濃度均比原來增大了，錯誤；

b、濃度增大導致正、逆反應速率都加快，正確；

c、因平衡正向移動，甲醇的物質的量增加，正確；

d、因平衡正向移動，氫氣減少，甲醇增加，所以n(H₂) /n(CH₃OH)將減小，錯誤；

④二氧化碳有利于抑制反應 Cu₂O+CO2Cu+CO₂向正反應方向移動，維持Cu₂O的量不變，。

考點：考查蓋斯定律，化學平衡常數，化學平衡移動影響因素。