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=akJ/mol
已知：①CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H1=﹣283.0kJ/mol
②H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣192.2kJ/mol
答下列問題：
（1）a=
（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1mol CH3OH（g）的同時消耗了1mol CO（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1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 =3.5時，達到平衡狀態后，CH3 OH的體積分數可能是圖像中的點（選填“D”、“E”或“F”）
（4）CO和H2來自于天然氣．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2，則壓強p1p2（選填“大于”或“小于”）；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）．

（5）含有甲醇的廢水會造成環境污染，可通入ClO2氣體將其氧化為CO2 ． 寫出相關反應的離子方程式

Answer 1

【答案】
（1）﹣574.4
（2）CD
（3）0.12mol/（L．min）；增大；F
（4）小于；大于；4
（5）6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+
【解析】解：（1）已知：①CO（g）+ O2（g）═CO2（g）△H1=﹣283.0kJ/mol②H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H2=﹣241.8kJ/mol
③CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H3=﹣192.2kJ/mol
根據蓋斯定律，①+2×②﹣③可得：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），則△H=△H1+2△H2﹣△H3=（﹣283.0kJ/mol）+2×（﹣241.8kJ/mol）﹣（﹣192.2kJ/mol）=﹣574.4kJ/mol，
所以答案是：﹣574.4；（2）A．單位時間內生成1mol CH3OH（g）的同時消耗了1mol CO（g），均表示正反應速率，反應始終按該比例關系進行，單位時間內生成1mol CH3OH（g）的同時生成了1mol CO（g）可以說明到達平衡，故A錯誤；
B．混合氣體總質量不變，容器容積恒定，容器內混合氣體的密度始終保持不變，故B錯誤；
C．在絕熱恒容的容器中，隨反應進行溫度發生變化，平衡常數也隨之發生變化，當反應的平衡常數不再變化時說明反應到達平衡，故C正確；
D．混合氣體總質量不變，隨反應進行混合氣體總物質的量增大，則氣體的平均摩爾質量進行，當氣體的平均摩爾質量不再變化時，說明反應到達平衡，故D正確，
故選：CD；（3）①H2和CO總共為3mol，且起始 =2，可知H2為2mol、CO為1mol，5min達到平衡時CO的轉化率為0.6，則：

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
起始（mol）：	1	2		0
變化（mol）：	0.6	1.2		0.6
平衡（mol）：	0.4	0.8		0.6

容器的容積為2L，則v（H2）= =0.12mol/（L．min），
該溫度下平衡常數K= ，此時再向容器中加入CO（g）和CH3OH（g）各0.4mol，此時濃度商Qc= ＜K= ，反應向正反應進行，達新平衡時H2的轉化率將增大，
所以答案是：0.12mol/（L．min）；增大；
②混合比例等于化學計量數之比時，平衡時生成物的含量最大，故當 =3.5時，達到平衡狀態后，CH3 OH的體積分數小于C點，故選F，
所以答案是：F；（4）正反應為氣體物質的量增大的反應，較低壓強有利于反應正向進行，壓強越大平衡時甲烷的轉化率越大，則壓強p1 ＜p2；
當壓強為p2時，在y點甲烷轉化率小于平衡時（x點）的轉化率，反應未到達平衡，應正向進行到達平衡，則在y點：v（正）＞v（逆）
若p2=3MPa，x甲烷轉化率為50%，則：

	CO2（g）+	CH4 （g）		2CO（g）+	2H2 （g）
起始濃度（mol/L）：	0.1	0.1		0	0
變化濃度（mol/L）：	0.05	0.05		0.1	0.1
平衡濃度（mol/L）：	0.05	0.05		0.1	0.1

平衡常數Kp= = （MPa）2=4（MPa）2 ，
所以答案是：小于；大于；4；（5）ClO2氣體將甲醇氧化為CO2 ， 自身被還原為Cl﹣ ， 結合電子轉移守恒、電荷守恒與原子守恒配平離子方程式為：6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+ ，
所以答案是：6ClO2+5CH3OH=5CO2+6Cl﹣+7H2O+6H+ ．
【考點精析】關于本題考查的化學平衡狀態本質及特征和化學平衡狀態的判斷，需要了解化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正確答案．