Question

【題目】(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶劑和替代燃料，工業上用CO和H2在一定條件下制備CH3OH的反應為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入2molCO和4molH2，一定條件下發生上述反應，測得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖一所示。

①從反應開始到5min，用一氧化碳表示的平均反應速率v(CO)=____________。

②下列說法正確的是____________(填字母序號)。

A．達到平衡時，H2的轉化率為65%

B．5min后容器中混合氣體的平均相對分子質量不再改變

C．達到平衡后，再充入氬氣，反應速率減小

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)

(2)碳與水蒸氣反應制取H2的相關反應如下

Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H= - 43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △H= - 178.3kJ/mol

計算反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=__________kJ/mol；

若K1、K2、K3分別為反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數，該平衡常數K=_____(用K1、K2、K3表示)。

②對于可逆反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g)，采取以下措施可以提高H2產率的是________。(填字母)

A．降低體系的溫度 B．壓縮容器的體積 C．增加CaO的量 D．選用適當的催化劑

Answer 1

【答案】0.3mol/(L·min)B-90.3K1·K2·K3A

【解析】

（1）①從反應開始到5min，圖象可知CO難度變化為2.00mol/L-0.50mol/L=1.50mol/L，反應速率v=；②A．結合三行計算列式計算，轉化率=×100%；B．反應前后氣體質量不變，氣體物質的量變化，達到平衡狀態平均相對分子質量不變；C．達到平衡后，再充人氬氣，總壓增大分壓不變，速率不變；D.2min前后v（正）＞v（逆）；

①從反應開始到5min，圖象可知CO難度變化為2.00mol/L-0.50mol/L=1.50mol/L，從反應開始到5min，用一氧化碳表示的平均反應速率v（CO）==0.3mol/（Lmin）；②A．結合三行計算列式計算，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），

起始量 2 4 0

變化量 1.5 3 1.5

平衡量 0.5 1 1.5

達到平衡時，H2的轉化率=×100%=×100%=75%，選項A錯誤；B．反應前后氣體質量不變，氣體物質的量變化，5min后反應達到平衡狀態，容器中混合氣體的平均相對分子質量不再改變，選項B正確；C．達到平衡后，再充人氬氣，總壓增大分壓不變，速率不變，選項C錯誤；D.2min前后反應未達到平衡狀態，反應正向進行，v（正）＞v（逆），選項D錯誤；答案選B；(2)①已知Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H1=+131.0kJ/mol；Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2= - 43kJ/mol；Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △H3= - 178.3kJ/mol；根據蓋斯定律，由Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g) △H= △H1+△H2+△H3=+131.0kJ/mol - 43kJ/mol - 178.3kJ/mol =-90.3kJ/mol；②反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g) △H=-90.3kJ/mol，A．降低體系的溫度，平衡正向移動，氫氣的產率增大，選項A正確；B．壓縮容器的體積，平衡不移動，氫氣的產率不變，選項B錯誤；C．增加CaO的量，平衡不移動，氫氣的產率不變，選項C錯誤；D．選用適當的催化劑，平衡不移動，氫氣的產率不變，選項D錯誤。答案選A。