Question

【題目】甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發生的主要反應如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-58 kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3=+41 kJ/mol

回答下列問題：

（1）CO2的電子式是 。

（2）△H1= kJ/mol，①反應正向的熵變△S 0(填＞、＜或＝)。

（3）在容積為2L的密閉容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反應)，在其他條件不變時，溫度T1、T2對反應的影響圖像如圖，下列說法正確的是__________(填序號)

①溫度為T1時，從反應到平衡，生成甲醇的平均速率為：v(CH3OH)=nA/tA mol/(L·min)

②當v(CH3OH) = v(H2O)時，說明反應達到平衡

③混合氣體的平均相對分子質量A點大于B點

④處于A點的反應體系從T1變到T2，達到平衡時n(H2)與n(CH3OH)比值增大

（4）在T1溫度時，將2molCO2和6molH2充入2L密閉容器中，充分反應(上述②反應)達到平衡后，若CO2轉化率為50%，，則容器內的壓強與起始壓強之比為__________；T1溫度，反應CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常數數值為__________。

Answer 1

【答案】（1）；

（2）-99；＜

（3）③④

（4）3：4；6.75或27/4

【解析】

試題分析：（1）CO2的電子式為，故答案為：；

（2）①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1，②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-58 kJ/mol，③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3=+41 kJ/mol，根據蓋斯定律：反應②-反應③=反應①，故△H1=△H2-△H3=-99 kJ/mol，反應①中氣體的物質的量減少，屬于熵減小的反應，故答案為：-99；＜；

（3）①溫度為T1時，從反應到平衡，生成甲醇的平均速率為：v(CH3OH)==nA/2tA mol/(L·min)，錯誤；②根據CO2+3H2CH3OH+H2O，如何時刻都存在v(CH3OH) = v(H2O)時，不能說明反應達到平衡，錯誤；③該反應屬于氣體的物質的量減少的反應，甲醇的物質的量越多，混合氣體的物質的量越少，混合氣體的平均相對分子質量越大，混合氣體的平均相對分子質量A點大于B點，正確；④處于A點的反應體系從T1變到T2，平衡向逆反應方向移動，達到平衡時n(H2)與n(CH3OH)比值增大，正確；故選③④；

（4）溫度T2先達到平衡，則溫度T2＞T1，又溫度高時平衡狀態CH3OH的物質的量少，則說明升高溫度，可逆反應CO2+3H2CH3OH+H2O向逆反應方向移動，故正反應為放熱反應；

CO2轉化率為50%，轉化的二氧化碳為1mol，則：

CO2 (g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始(mol)：2 6 0 0

變化(mol)：1 3 1 1

平衡(mol)：1 3 1 1

相同條件下，氣體的壓強之比等于物質的量之比，則容器內的壓強與起始壓強之比為==，平衡常數===，CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常數與CO2+3H2CH3OH+H2O的平衡常數互為倒數，因此CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常數=，故答案為：；。