Question

【題目】以天然氣為原料合成甲醇。有關熱化學方程式如下:

①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH1=-70.8 kJ·mol-1

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　 ΔH2

③2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(g) ΔH3=-251.0 kJ·mol-1

(1)ΔH2=____kJ·mol-1。

（2）在恒容密閉容器里，按物質的量比1:1加入一定量的碳和水蒸氣反應生成水煤氣。一定條件下達到平衡，當改變反應的某一條件時，下列變化能說明平衡一定向正反應方向移動的是_________。（填序號）

A.正反應速率先增大后減少 B.化學平衡常數K減少

C.再加入一定量碳 D.反應物氣體體積分數增大

(3)在體積可變的密閉容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同條件下發生反應:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。實驗測得CH3OH的物質的量隨溫度、壓強的變化如圖所示。

①該反應自發進行的條件是_____________（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）

②506 K時，反應平衡時H2的轉化率為___；壓強:p1_____(填“>”“<”或“=”) p2。

③反應速率:N點v正(CO)____(填“>”“<”或“=”)M點v逆(CO)。

④若壓強為p1、在1 L恒容密閉容器中進行上述反應(起始投料不變),在不同溫度下上述反應的平衡常數的對數(lg K)如圖所示。則溫度為506 K時,平衡常數K=____(保留三位小數),B、C、D、E四點中能正確表示該反應的lg K與T的關系的點為____。

(4)在2 L恒容密閉容器中充入a(a>0) mol H2、2 mol CO和7.4 mol CH3OH(g),在506 K下進行上述反應。為了使該反應逆向進行,a的范圍為________。

Answer 1

【答案】-90.1 A 低溫 25% > < 0.148 BE 0<a<10

【解析】

（1）根據蓋斯定律③/2-①/2得反應②的△H2=(△H3-△H1)/2=-90.1kJ·mol-1。

（2）A.當改變某一條件時，正反應速率先增大后減小，說明開始時平衡逆向移動，后來平衡正向移動，反應物濃度降低導致正反應速率減小，故A項正確；B.化學平衡常數K減少，反應程度減小，所以平衡逆向移動，故B項錯誤；C .再加入一定量碳，因為C是固體，改變用量，不影響化學平衡移動，故C錯誤；D.反應物氣體體積分數增大，說明平衡逆向移動，故D項錯誤。綜上所述，符合題意的選項為A

（2）①由圖分析CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)為放熱反應，所以自發進行的條件是低溫；

②506 K M點生成0.25mol CH3OH消耗0.5mol H2，H2的轉化率為0.5/2=；加壓平衡右移，CH3OH的物質的量增大，p1時CH3OH的物質的量較大，所以壓強：p1>p2。答案：25%、p1>p2。

③M、N點溫度相同，M點壓強較大，所以反應速率：N點v正(CO) <M點v逆(CO)。答案：<

④506 K時，　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol·L-1) 1 2 0

轉化(mol·L-1) 0.25 0.50 0.25

平衡(mol·L-1) 0.75 1.50 0.25

K==L2·mol-2≈0.148 L2·mol-2。K越大，lgK越大，該反應的正反應是放熱反應，升高溫度，平衡常數K減小，所以，B、E點符合題意。答案：0.148 BE。

（4）溫度不變，平衡常數不變，K=0.148 L2·mol-2。為了使反應逆向進行，必須使Qc>K，即>0.148，解得:a<10，又因為H2的物質的量必須大于0，所以，a的范圍為0<a<10。