Question

【題目】甲醇是重要的工業原料．煤化工可以利用煤炭制取水煤氣從而合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．已知常溫常壓下反應的能量變化如圖1所示： ②

化學鍵	H﹣H	H﹣O	O=O
鍵能kj/mol	436	x	496

③CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H=﹣280kJ/mol
H2（g）+ O2（g）=H2O（I）△H=﹣284kJ/mol
H2O（I）=H2O（g）△H=+44kJ/mol
請回答下列問題：
（1）甲醇氣體分解為CO和H2兩種氣體這一反應的活化能為kj/mol；
（2）請寫出表示氣態甲醇燃燒熱的熱化學方程式；
（3）H﹣O的鍵能x值為；
（4）如圖2：在一容積可變的密閉容器中充入10molCO氣體和30molH2氣體，當達到平衡狀態A時，容器的體積為20L．如反應開始時仍充入10molCO和30molH2 ， 則在平衡狀態B時容器的體積V（B）=L；
（5）在甲、乙、丙三個不同密閉容器中按不同方式投料，一定條件下發生該反應（起始溫度和起始體積相同，反應物和生成物反應前后均為氣態）．相關數據如表所示：

容器	甲	乙	丙
相關條件	恒溫恒容	絕熱恒容	恒溫恒壓
反應物投料	1molCO、2molH2	1molCH3OH	1molCH3OH
平衡時容器體積	V（甲）	V（乙）	V（丙）
反應的平衡常數K	K（甲）	K（乙）	K（丙）
平衡時CH3OH的濃度/molL﹣1	C（甲）	C（乙）	C（丙）
平衡時CH3OH的反應速率/molL﹣1min﹣1	v（甲）	v（乙）	v（丙）

則下列說法正確的是 ．
A.V（甲）＞V（丙）
B.K（乙）＞K（丙）
C.c（乙）＞c（甲）
D.v（甲）=v（丙）

Answer 1

【答案】
（1）510
（2）CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣757kJ?mol﹣1
（3）462
（4）7
（5）BC
【解析】解：（1）由圖形可知甲醇的活化能為（419+91）kJ/mol=510kJ/mol，所以答案是：510；（2）燃燒熱的熱化學方程式中，可燃物為1mol，反應生成穩定的氧化物． 由圖1可得熱化學方程式：①CO（g）+2H2（l）=CH3OH（g）△H=﹣91kJ/mol，
又已知：②CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H=﹣280kJ/mol③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣284 kJ/mol
根據蓋斯定律，③×2+②﹣①可得：CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣757kJmol﹣1 ，
所以答案是：CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣757kJmol﹣1；（3）已知：H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣284 kJ/mol，
H2O（l）═H2O（g）△H=+44kJ/mol
二者相加可得：H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H=﹣240 kJ/mol，
反應熱=反應物總鍵能﹣生成物總鍵能，則436kJ/mol+ ×496kJ/mol﹣2×x kJ/mol=﹣240kJ/mol，解得x=462，
所以答案是：462；（4）A、B兩容器溫度相同，即化學平衡常數相等，A點時轉化率為50%，則K= =1，且B點時CO的轉化率為0.8，則

	CO（g）+	2H2（g）	CH3OH（g）
起始（mol）	10	30	0
轉化（mol）	8	16	8
平衡（mol）	2	14	8

設體積為VL，則有K= =1，V=7L，
所以答案是：7；（5）A．丙為甲醇的分解是氣體體積增大的反應，所以丙恒溫恒壓，體積變大，甲恒溫恒容，體積不變，所以，V甲＜V丙 ， 故A錯誤；
B．合成甲醇是放熱反應，其逆反應甲醇分解就是吸熱的，乙絕熱容器，丙恒溫，所以乙反應后比丙溫度低，向吸熱方向進行的程度小，平衡時乙中甲醇濃度比丙高，CO和氫氣濃度比丙低，K乙＞K丙 ， 故B正確；
C．條件相同時，甲與乙是等效平衡．甲與乙容器體積相同，乙分解甲醇吸熱導致乙比甲溫度低，平衡向合成甲醇方向移動，平衡時甲醇濃度乙大于甲，即c乙＞c甲 ， 故C正確；
D．甲與丙起始溫度和起始體積相同，恒溫條件下反應，丙在恒壓條件下分解甲醇生成氫氣和CO，平衡時體積比反應前大，即平衡時丙體積大于甲，則壓強甲大于丙，所以υ甲＞υ丙 ， 故D錯誤．
所以答案是：BC．
【考點精析】關于本題考查的化學平衡的計算，需要了解反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%才能得出正確答案．