Question

【題目】在工業上常用CO和H2合成甲醇，反應方程式為：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H

已知：①CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H1=akJ/mol

②H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H2=bkJ/mol

③CH3OH（g）+O2（g）═CO2（g）+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）已達平衡狀態的是___________（填字母）。

A.單位時間內生成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，反應的平衡常數不再變化

D.在恒溫恒壓的容器中，氣體的平均摩爾質量不再變化

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

①當起始 =2，經過5min達到平衡，CO的轉化率為0.6，則0～5min內平均反應速率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，達到平衡狀態后，CH3OH的體積分數可能是圖象中的___________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Kp= ______ MPa2（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

Answer 1

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

【解析】（1）根據蓋斯定律，CO（g）+2H2（g）CH3OH（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）已達平衡狀態的是A.單位時間內生成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，經過5min達到平衡，CO的轉化率為0.6，則0～5min內平均反應速率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的轉化率將增大；②當起始 =2.0時，達到平衡狀態后，CH3OH的體積分數最大，故當起始 =3.5時，達到平衡狀態后，CH3OH的體積分數比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的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖，增大壓強，CH4的轉化率變小，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Kp= MPa2。