Question

（12分）甲醇是一種很好的燃料，工業(yè)上可用多種原料通過不同的反應制得甲醇。

（1）已知在常溫常壓下：

（2）工業(yè)上正在研究利用CO2和H2來生產甲醇燃料的方法，該反應為：

在某溫度下，將6mol CO2和8mol H2 充入容積為2L的密閉容器中，8分鐘時達平衡狀態(tài)，H2的轉化率為75%。請回答：

①用CH3OH表示該反應在0-8min內的平均反應速率v(CH3OH) = ．

②此溫度下該反應平衡常數(shù)K=____________;

③若在上述平衡體系中，再充入2mol H2，反應達到平衡后H2的轉化率_________75% （填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3） 一氧化碳與氫氣也可以合成甲醇：

①若該反應在恒溫恒容條件下進行，下列說法正確的是 ；

a．若混合氣體的密度不再改變，說明反應已達化學平衡狀態(tài)

b．反應達到平衡后，通入CH3OH(g)使壓強增大，平衡向右移動

c．反應達到平衡后，通入氬氣使壓強增大，平衡向右移動

d．反應達到平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小

e．若使用催化劑，會改變反應的途徑，但反應的焓變不變

②某溫度下，在一個容積為2L的密閉容器中進行該反應，已知此溫度下的平衡常數(shù)

K=50 ，反應到某時刻測得各組分的物質的量如下：

請比較此時正、逆反應速率的大小：v正 v逆（填“>”、“<”或“=”）

 

Answer 1

（12分，每空2分）

（1）－1275.6 KJ·min－1

（2）① 0.125 mol·L－1·min－1 ②0.5 L2·mol－2 ③小于

（3）① d e ② ＝

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋世定律可知，要求反應的?H=2?H1+?H2—4?H3，帶入各反應的數(shù)據(jù)可得?H=－1275.6 KJ·min－1

（2）①根據(jù)“三段式 ”進行計算，CO2+ 3H2 CH3OH+H2O

起始濃度（mol?L?1） 3 4 0 0

轉化濃度（mol?L?1） 1 3 1 1

平衡濃度（mol?L?1） 2 1 1 1

v(CH3OH) =1mol/L÷8min=0.125 mol·L－1·min－1。

②平衡常數(shù)K=1mol/L×1mol/L÷[2mol/L×(1mol?L?1)3]= 0.5 L2·mol－2

③若在上述平衡體系中，再充入2mol H2，H2起始濃度增大，所以反應達到平衡后H2的轉化率減小，小于75%。

（3）①a、反應熱器為恒溫恒容，氣體體積為定值，根據(jù)質量守恒定律，氣體的質量為定值，所以混合氣體的密度為定值，則混合氣體的密度不再改變，不能說明反應已達化學平衡狀態(tài)，錯誤；b、反應達到平衡后，通入CH3OH(g)，生成物的濃度增大，平衡向左移動，錯誤；c、反應達到平衡后，通入氬氣，反應體系中各物質濃度不變，平衡不移動，錯誤；d、該反應為放熱反應，所以反應達到平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，正確；e、若使用催化劑，會改變反應的途徑，根據(jù)蓋斯定律，反應的焓變不變，正確。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可求出濃度商，Q=0.4mol/L÷[0.2mol?L?1×(0.2mol?L?1)2]= 50 = K，說明此時反應處于平衡狀態(tài)，則v正=v逆。

考點：本題考查蓋斯定律、化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡移動及相關計算。