Question

【題目】根據要求回答下列有關問題。

（1）甲醇是一種重要的化工原料，工業上利用CO2和H2在一定條件下反應合成甲醇。已知：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0kJ·mol-1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式：___。

（2）高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發生的主要反應為：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=－28.5kJ/mol，冶煉鐵反應的平衡常數表達式K=__，溫度升高后，K值__（填“增大”、“不變”或“減小”）。

（3）在T℃時，反應Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常數K=64，在2L恒容密閉容器中，按下表所示加入物質，經過一段時間后達到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
始態mol	1.0	1.0	1.0	1.0

①平衡時CO 的轉化率為___。

②下列情況標志反應達到平衡狀態的是__（填字母）。

a.容器內氣體密度保持不變

b.容器內氣體壓強保持不變

c.CO的消耗速率和CO2的生成速率相等

d.容器內氣體的平均相對分子質量保持不變

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1 K= 減小 60% ad

【解析】

（1）甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l)，根據蓋斯定律計算反應熱；

（2）平衡常數等于生成物的濃度系數次冪之積除以反應物濃度系數次冪之積；根據溫度對平衡移動的影響判斷溫度對平衡常數的影響

（3）①濃度商Qc=1，小于平衡常數，反應向正反應進行，利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量濃度，根據平衡常數列方程計算，在結合轉化率定義計算；

②根據平衡時正逆反應速率相等，各組分的含量不變進行判斷。

（1）已知：①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0kJ·mol-1

甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ，反應可由（①②）/2+③×2得到，根據蓋斯定律，該反應的焓變為△H=(△H1△H2)/2+2△H3=442.8kJ/mol，

故答案為：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1；

(2) Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=－28.5kJ/mol的平衡常數表達式K=，該反應是放熱反應，升高溫度平衡逆向進行，平衡常數減小；

故答案為：K=；減小；

(3)①在T℃時，該反應的平衡常數K=64，容器內濃度商Qc=1，小于平衡常數，反應向正反應進行，設消耗一氧化碳物質的量為x，則：

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)

起始量(mol): 1 1

變化量(mol): x x

平衡量(mol): 1x 1+x

反應前后氣體體積不變,可以用物質的量代替濃度計算平衡常數,故(1+x)3/(1x)3=64 ,x=0.6,故CO的轉化率=0.6mol/1mol×100%=60%，

故答案為：60%；

②a. 由于反應物和生成物中都有固體物質參加，且平衡前混合氣體的總質量會變化，只有平衡時混合氣體的總質量才保持不變，密度才不變，a正確；

b. 反應時氣態物質體積保持不變的反應，則反應前后氣態物質的物質的量保持不變，則平衡前后氣體的壓強不變，b錯誤；

c. .CO的消耗速率和CO2的生成速率均為正反應速率，c錯誤；

d. 據平均相對分子質量=氣體總質量/氣體總物質的量，反應中氣體物質的量是定值，只有平衡時，質量才不變，平均相對分子質量才不變，故d正確；

故選ad。