Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，又是可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景。

（1）已知：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1，2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=484kJmol1，工業上常以甲醇為原料制取甲醛，請寫出CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式______________。

（2）工業上在恒容密閉容器中可采用下列反應合成甲醇CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH

①能判斷該反應達到平衡狀態的依據是_________(填母序號)。

A．2 ν逆(H2) = ν 正(CO)

B．混合氣體的密度不變

C．混合氣體的平均相對分子質量不變

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化

E．容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1:2:1

F．CO、H2、CH3OH的速率之比為1:2:1

②CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖，該反應△H_______0（填“＞”或“＜”）。

③一定溫度下,將4a mol H2和2a mol CO放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為50％，則該反應的平衡常數為_______________。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316kJmol-1 CD ＜ L2mol-2

【解析】

(1)根據蓋斯定律分析書寫CH3OH(g)與O2(g)反應生成HCHO(g)和H2O(g)熱化學方程式；

(2)①根據反應達到平衡狀態的特征分析判斷；②相同壓強下，溫度越高，CO轉化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動；③根據三段式計算平衡常數。

(1)I.CH3OH(g)═HCHO(g)+H2(g)△H=+84kJmol-1，Ⅱ.2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=-484kJmol-1，根據蓋斯定律，Ⅰ×2+Ⅱ得：2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=(84×2-484)kJmol-1=-316kJmol-1，故答案為：2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJmol-1；

(2)①A．根據方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，2v正(CO)=v正(H2)，則2ν逆(H2)=ν正(CO)不能說明該反應達到平衡狀態，故A錯誤；

B．反應前后氣體總質量不變，容器體積不變，則混合氣體的密度始終不變，故混合氣體的密度不變不能說明該反應達到平衡狀態，故B錯誤；

C．反應前后氣體總質量不變，但氣體的總物質的量在變化，因此混合氣體的平均相對分子質量不變，能夠說明氣體的總物質的量不變，能說明該反應達到平衡狀態，故C正確；

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化，即各組分濃度不變，能說明該反應達到平衡狀態，故D正確；

E．容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1∶2∶1，不能說明各組分濃度不變，故不能說明該反應達到平衡狀態，故E錯誤；

F．根據方程式，CO、H2、CH3OH的速率之比始終為1∶2∶1，不能說明正反應速率等于逆反應速率，故不能說明該反應達到平衡狀態，故F錯誤；

CD正確，故答案為：CD；

②由圖可知，相同壓強下，溫度越高，CO的轉化率越低，說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則該反應為放熱反應，△H＜0，故答案為：＜；

③由題意建立如下三段式：

K===L2mol-2，故答案為：L2mol-2。