Question

【題目】甲醇是一種很好的燃料，工業上在一定條件下可利用反應I和II來制備：

（1）已知在25°C、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ，則表示燃燒熱的熱化學方程式為___

（2）將1.0molCH4和2.0molH2O（g）通入容積為10L密閉容器中，CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）（I）CH4的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示：

①該反應的△H__0，△S__0（填“＜”、“＞”或“=”）；

②已知100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H2表示的平均反應速率為___，該反應的平衡常數為___(mol·L-1)2。

（3）在壓強為0.1MPa條件下，amolCO與3amolH2的混合氣體在催化劑作用下能自發反應生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0（Ⅱ）若容器的容積不變，下列措施可增大甲醇產率的是___（填序號）。

A．升高溫度 B．將CH3OH（g）從體系中分離出來

C．恒容下充入He，使體系的總壓強增大 D．再充入amolCO和3amolH2

Answer 1

【答案】CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2(g)+2H2O（l） △H=-725.76kJ·mol－1 ＞ ＞ 0.030molL-1min-1 2.25×10-2 BD

【解析】

（1）燃燒熱指1mol純物質完全燃燒生成穩定氧化物時所釋放出的熱量，由1g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ，計算1mol甲醇完全燃燒生成CO2和液態水時放出的熱量熱量，進一步寫出熱化學方程式；

（2）①由反應CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）可知反應為熵增加的反應，溫度升高，CH4的轉化率增大，平衡正向移動，正反應吸熱；

②由圖可知100℃時，CH4的轉化率為0.5，根據三段法進行計算

（3）增加甲醇產率需要是平衡正移，根據平衡移動原理進行分析。

（1）燃燒熱指1mol純物質完全燃燒生成穩定氧化物時所釋放出的熱量，由1g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ，1mol甲醇32g，放出的熱量為725.76kJ，熱化學方程式為CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2(g)+2H2O（l） △H=-725.76kJ·mol－1 ；

（2）①由反應CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）可知反應為熵增加的反應，溫度升高，CH4的轉化率增大，平衡正向移動，正反應吸熱，即△H>0，△S>0；

②由圖可知100℃時，CH4的轉化率為0.5，設CH4轉化了x mol/L，則

CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）

始(mol/L) 0.1 0.2 0 0

轉(mol/L) x x x 3x

平(mol/L) 0.1-x 0.2-x x 3x =0.5 x=0.05mol/L

v===0.03molL-1min-1

K===2.25×10-2

（3）增加甲醇產率需要是平衡正移，反應為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，

A.升高溫度，平衡向吸熱的方向移動，即平衡逆向移動，A項錯誤；

B. 將CH3OH（g）從體系中分離出來，即減小生成物濃度，平衡正向移動，B項正確；

C. 恒容下充入He，使體系的總壓強增大，但各物質的濃度不變，平衡不移動，C項錯誤；

D. 再充入amolCO和3amolH2，增大了反應物的濃度，平衡正向移動，D項正確；

答案選BD。