【題目】在工業(yè)上常用CO和H2合成甲醇,反應方程式為:CO(g)+2H2gCH3OH(g)△H

已知:①CO(g)+O2g)═CO2g)△H1=akJ/mol

②H2g)+O2g)═H2O(g)△H2=bkJ/mol

③CH3OH(g)+O2g)═CO2g)+2H2O(g)△H3=ckJ/mol

回答下列問題:

(1)△H= ______

(2)能說明反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已達平衡狀態(tài)的是___________(填字母)。

A.單位時間內(nèi)生成1molCH3OH(g)的同時消耗了1molCO(g)

B.在恒溫恒容的容器中,混合氣體的密度保持不變

C.在絕熱恒容的容器中,反應的平衡常數(shù)不再變化

D.在恒溫恒壓的容器中,氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化

(3)在T1℃時,體積為2L的恒容容器中充人物質(zhì)的量之和為3mol的H2和CO,反應達到平衡時CH3OH的體積分數(shù)(V%)與 的關系如圖所示。

①當起始 =2,經(jīng)過5min達到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為0.6,則0~5min內(nèi)平均反應速率V(H2)=________。若此時再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,達新平衡時H2的轉(zhuǎn)化率將__________(選填“增大”、“減小”或“不變”);

②當起始 =3.5時,達到平衡狀態(tài)后,CH3OH的體積分數(shù)可能是圖象中的___________點(選填“D”、“E”或“F”)

(4)已知CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密閉容器中有濃度均為0.1molL-1的CH4與CO2,在一定條件下反應,測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強的關系如圖,則壓強p1 ______p2(選填“>” “<” 或“=”);當壓強為p2時,在y點:v(正) ______ v(逆)(選填“大于”、“小于”或“等于”)。若p2=3MPa,則T℃時該反應的平衡常數(shù)Kp= ______ MPa2(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

【答案】 (a+2b-c)kJ/mol CD 0.12mol/(L.min 增大 F < 大于 4

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律,CO(g)+2H2gCH3OH(g),可由①+2②-③得到,故△H=(a+2b-c)kJ/mol(2)能說明反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已達平衡狀態(tài)的是A.單位時間內(nèi)生成1molCH3OH(g)的同時消耗了1molCO(g),兩者均表示正速率,故A錯誤;B.在恒溫恒容的容器中,反應混合物全是氣體,氣體的質(zhì)量和體積始終保持不變,混合氣體的密度保持不變,不能說明達到平衡,故B錯誤;C.在絕熱恒容的容器中,只要平衡移動,就有熱效應,反應的平衡常數(shù)不再變化,說明已達到平衡,故C正確;D.在恒溫恒壓的容器中,對于氣體體積變化的反應,氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化,說明反應已達到平衡,故D正確;故選CD。(3)①當起始 =2,即2molH2、1molCO,經(jīng)過5min達到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為0.6,則0~5min內(nèi)平均反應速率V(H2)= =0.12mol/(L.min);若此時再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol, ,平衡正向移動,達新平衡時H2的轉(zhuǎn)化率將增大;②當起始 =2.0時,達到平衡狀態(tài)后,CH3OH的體積分數(shù)最大,故當起始 =3.5時,達到平衡狀態(tài)后,CH3OH的體積分數(shù)比C點小,可能是圖象中的F;(4)已知CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密閉容器中有濃度均為0.1molL-1的CH4與CO2,在一定條件下反應,測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強的關系如圖,增大壓強,CH4的轉(zhuǎn)化率變小,畫等溫線,可得,壓強p1 <p2;當壓強為p2時,在y點:v(正) 大于 v(逆)。若p2=3MPa,則CO2(g)、CH4(g)CO(g)、H2(g)分壓分別是3MPa/6=0.5MPa、0.5MPa、1MPa、1MPa,則T℃時該反應的平衡常數(shù)Kp= MPa2。

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________________________________________________________________________。

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