【題目】應對霧霾污染、改善空氣質(zhì)量需要從多方面入手,如開發(fā)利用清潔能源。甲醇是一種可再生的清潔能源,具有廣闊的開發(fā)和應用前景。

(1)已知:①CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+93.0 kJ·mol1

②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol1

③CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH=-38.19 kJ·mol1

則表示 CH3OH的燃燒熱的熱化學方程式為___________ 。

(2)在一定條件下用COH2合成CH3OH:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),在2 L恒容密閉容器中充入1 mol CO2 mol H2,在催化劑作用下充分反應。 上圖表示平衡混合物中 CH3OH的體積分數(shù)在不同壓強下隨溫度的變化的平衡曲線。回答下列問題:

該反應的反應熱 ΔH________ 0(填“>”“<”), _______ (高溫”、“低溫” )下易自發(fā),壓強的相對大小與 p1_______ p2(填“>”“<”)。

壓強為 p2,溫度為300℃時,該反應的化學平衡常數(shù)的計算表達式為 K=_______

下列各項中,不能說明該反應已經(jīng)達到平衡的是_______。

A.容器內(nèi)氣體壓強不再變化 B.υ(CO):υ(H2)=1:2

C.容器內(nèi)的密度不在變化 D.容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

E.容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分數(shù)不再變化

某溫度下,在保證 H2濃度不變的情況下,增大容器的體積,平衡_______

A.向正反應方向移動 B.向逆反應方向移動 C.不移動

【答案】 CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51 kJ·mol-1 < 低溫 > BC C

【解析】(1)已知:①CH3OH(g)+H2O(l)=CO2(g)+3H2(g) ΔH1=+93.0 kJ·mol1;

CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2=-192.9 kJ·mol1

CH3OH(g)=CH3OH(l) ΔH3=-38.19 kJ·mol1;根據(jù)蓋斯定律可知,②×3-×2-③得反應CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ,此時 ΔH=(-192.9 kJ·mol1)×3-(+93.0 kJ·mol1)×2-(-38.19 kJ·mol1)=-726.51 kJ·mol-1;即CH3OH的燃燒熱的熱化學方程式為CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.51 kJ·mol-1;

(2)①由圖可知,升高溫度,CH3OH的體積分數(shù)減小,平衡逆向移動,則該反應的H<0;已知CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)S<0,根據(jù)G=H-TS,當反應處于低溫時,G<0,反應能自發(fā)進行;300℃時,增大壓強,平衡正向移動,CH3OH的體積分數(shù)增大,所以p1>p2
②壓強為 p2,溫度為300℃時,平衡混合物中 CH3OH的體積分數(shù)為50%,

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.5 1 0

變化的物質(zhì)的量為濃度(mol/L) c 2c c

平衡的物質(zhì)的量為濃度(mol/L) 0.5-c 1-2c c

則:=50%,解得:c=0.375,則該反應的化學平衡常數(shù)的計算表達式為 K==;

A.隨反應進行混合氣體物質(zhì)的量減小,恒溫恒容下壓強減小,容器中壓強保持不變說明到達平衡,故A錯誤;B.伴隨反應的進行過程中,始終保持υ(CO):υ(H2)=1:2,則不能說明反應到達平衡,故B正確;C.混合氣體總質(zhì)量不變,恒溫恒容下,容器內(nèi)氣體密度始終保持不變,不能說明反應到達平衡,故C正確;D.混合氣體總質(zhì)量不變,隨反應進行混合氣體物質(zhì)的量減小,平均相對分子質(zhì)量增大,平均相對分子質(zhì)量不變說明到達平衡,故D錯誤;E.容器內(nèi)各組分的質(zhì)量分數(shù)不再變化說明到達平衡,故E錯誤;故答案為BC;
④某溫度下,在保證H2濃度不變的情況下,增大容器的體積,說明c(CH3OH)與c(CO)同等倍數(shù)減小,又濃度商Qc==K,此時平衡不移動,故答案為C。

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