Question

甲醇是一種很好的燃料，工業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）工業上正在研究利用來生產甲醇燃料的方法，該反應為：

在某溫度下，將6mol CO₂和8molH₂ 充入容積為2L的密閉容器中，8分鐘時達平衡狀態，H₂的轉化率為75%。請回答：

②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K=____________mol;

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

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，平衡常數減小

e．若使用催化劑，會改變反應的途徑，但反應的不變

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K=50L²/mol²，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：（填“>”、“<”或“=”）

 

Answer 1

【答案】

（1）－1275.6  （2）① 0.125 mol/(L·min)  ②0.5   ③小于    （3）① d e   ② ＝

【解析】

試題分析：（1）將①×2+②-③×4得2CH₃OH（l）+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)ΔH={-442.8×2-566-(-44) ×4}KJ/mol=－1275.6 KJ/mol.

（2）①V（H₂）=ΔC（H₂）/Δt={（8mol÷2L）×75%}÷8min= 0.375 mol/(L·mol); 3V(CH₃OH)= V（H₂）,所以V(CH₃OH)=1/3 V（H₂）=0.375mol/(L·mol) ÷3= 0.125 mol/(L·min) . ②在反應開始時C(CO₂)=3mol/L, C(H₂)=4mol/L,C(CH₃OH)=0,C(H₂O)=0.當反應達到化學平衡時，C(CO₂)=2mol/L, C(H₂)=1mol/L, C(CH₃OH) =1mol/L,C(H₂O)=1mol/L. 此溫度下該反應平衡常數K={ C(CH₃OH)·C(H₂O)} ÷ { C(CO₂) · C(H₂)}={1×1} ÷{2×1}=0.5.③當反應達到平衡后若再充入2mol H₂，化學平衡正向移動，但平衡移動消耗的H₂的物質的量遠遠小于投入量，所以 H₂的轉化率比75% 要小。即當可逆反應達到化學平衡時，加入反應物，能使其它反應物的轉化率提高，但它本身的轉化率反而降低。

 (3）①a由于該反應是在恒溫恒容條件下進行，無論反應是否達到平衡混合氣體的密度不會發生改變。錯誤。b．反應達到平衡后，通入CH₃OH(g)， CH₃OH(g)的濃度增大，平衡向左移動。錯誤。c．反應達到平衡后，通入氬氣使壓強增大，由于反應混合物個物質的濃度沒變，所以平衡不移動。錯誤。d．反應達到平衡后，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向即平衡逆向移動，平衡常數減小。正確。e．若使用催化劑，會改變反應的途徑，反應速率改變，但不能使化學平衡發生移動。正確。選項為：d e.

②在某時刻C(CO)=0.2mol/L,C(H₂)=0.2mol/L,C(CH₃OH)=0.4mol/L. C(CH₃OH) ÷{ C(CO) ·C(H₂)} = 0.4mol/L ÷(0.2mol/L×(0.2mol/L)²)= 50L²/mol²=K.所以反應達到化學平衡，此時V_正=V_逆

考點：考查外界條件對化學平衡的影響、平衡狀態的判斷、化學反應速率、化學平衡常數的計算、蓋斯定律的應用等知識。