Question

【題目】燃煤技術的改進，有助于合理控制溫室效應、環(huán)境污染，并能進行資源化利用，還可重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品。工業(yè)上以煤和水為原料通過一系列轉化變?yōu)榍鍧嵞茉礆錃夂凸�業(yè)原料甲醇。

（1）若碳的燃燒熱為393.5kJ·mol-1，氫氣的燃燒熱為285.8kJ·mol-1。已知反應

C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g) △H＞0，能否求出該反應的△H_______（填“能”或“不能”）。若能則求出其△H（若不能請說明理由）：_____________________。

（2）工業(yè)上也可以僅利用上述反應得到的CO2和H2進一步合成甲醇，反應方程式為：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g） △H＜0

①工業(yè)生產(chǎn)過程中CO2和H2的轉化率________（填“前者大”、“后者大”、“一樣大”或“無法判斷”），為了提高甲醇的產(chǎn)率可以采取的措施是____________、____________（填兩點）。

②在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2進行上述反應。測得CO2和CH3OH(g)濃度隨時間變化如圖所示。

i．用H2表示0-3min內該反應的平均反應速率______________。

ii．該溫度下的平衡常數(shù)為__________________。10 min后，保持溫度不變，向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，此時V正 _________V逆（填“＞”、“＜”或“＝”）。

iii．對于基元反應aA+bBcC+dD而言，其某一時刻的瞬時速率計算公式如下：正反應速率為V正=k正·c(A)a·c(B)b ；逆反應速率為V逆=k逆·c(C)c·c(D)d，其中k正、k逆為速率常數(shù)。若將上述反應視為基元反應則在上述條件下k逆∶k正=_________。反應進行到第3 min時V正 ：V逆 ＝________。

Answer 1

【答案】 不能 上述反應與氫氣燃燒熱的反應中水的狀態(tài)不同或H2O(g)H2O(l) △H未知 后者大 降低溫度 增大壓強、分離產(chǎn)物（任答兩個得2分，答一個得1分；其他答案不得分） 0.5mol·L-1·min-1 5.3mol-2·L-2或mol-2·L-2 V正＞V逆 3︰16或 36

【解析】（1）由于反應熱與物質的聚集狀態(tài)有關，聚集狀態(tài)不同，反應熱不同，上述反應與氫氣燃燒熱的反應中水的狀態(tài)不同，所以不能求出上述反應的焓變；①C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）△H＞0生成二氧化碳和氫氣的物質的量之比為1：2，而

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0，二氧化碳和氫氣物質的量之比為1：3，相當于增大二氧化碳濃度，所以氫氣的轉化率大于二氧化碳轉化率；CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0為氣體體積減小的、放熱反應，要想提高甲醇的產(chǎn)率可以采取的措施是降低溫度、增大壓強使平衡向正向移動；②ⅰ、3min時生成甲醇是0.5mol/L，根據(jù)方程式可知消耗氫氣是1.5mol/L，所以用H2表示0～3min內該反應的平均反應速率為1.5mol/L÷3min＝0.5mol·L-1·min-1；ii、平衡時甲醇為0.75mol/L、二氧化碳為0.25mol/L，則：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始濃度（mol/L）：1 3 0 0

變化濃度（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡濃度（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75

則平衡常數(shù)K==0.75×0.75/0.25×0.753=16/3=5.33；保持溫度不變，向該密閉容器中再充入1mol CO2（g）和1mol H2O（g），此時濃度熵＝0.75×1.75/1.25×0.753≈2.5＜5.33，向正方向移動，即V正＞V逆；iii、平衡時滿足V正=V逆，v正=k正c（A）ac（B）b；V逆=k逆c（C）cc（D）d，則k逆：k正=c(CH3OH)×c(H2O)/c(CO2)×c3(H2)=K=3：16；

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始濃度（mol/L）：1 3 0 0

變化濃度（mol/L）：0.50 1.50 0.50 0.50

3min濃度（mol/L）：0.50 1.50 0.50 0.50

v正=k正c（A）ac（B）b；V逆=k逆c（C）cc（D）d；V正：V逆= k正c(A) ac(B) b/k 逆c(C) cc(D) d=(K正/K逆)×(0.5×1.53/0.5×0.5)=36。