Question

【題目】工業上已經實現CO2與H2反應合成甲醇。在一恒溫、恒容密閉容器中充入2mol CO2和6 mol H2，一定條件下發生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖所示。請回答：

（1）寫出該反應的平衡常數表達式_____________________。

（2）達到平衡狀態的時刻是__________min(填“3”或“10”)。

（3）在前10min內，用CO2濃度的變化表示的反應速率(CO2)=_________mol/(L·min)。

（4）10min時體系的壓強與開始時壓強之比為____________。

（5）該溫度下，反應的化學平衡常數數值是____________。

（6）已知：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= -90.1kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.1kJ·mol-1，則CO2與H2反應合成CH3OH(g)的熱化學方程式為_______________，反應在10 min內所放出的熱量為_____kJ。

Answer 1

【答案】c（CH3OH）×c（H2O）/[ c（CO2）×c3（H2）] 10 0.075 16：13 0.67 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol 73.5

【解析】

根據圖像可知，反應在10min時達到平衡，c（CO2）初始時為1mol/L，平衡時為0.25mol/L；c（CH3OH）平衡時為0.75mol/L；初始加入2mol CO2，則容器的體積為2L；則c（H2）初始時為3mol/L，平衡時為1.5mol/L。

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

初始：1 3 0 0

反應：0.75 1.5 0.75 0.75

平衡：0.25 1.5 0.75 0.75

（1）K=

（2）反應在10min時各物質的濃度不再改變，達到平衡；

（3）在前10min內，(CO2)=c/t==0.075mol/（Lmin）；

（4）恒溫恒容條件下，壓強之比等于物質的量之比，壓強之比=8：6.5=16：13；

（5）K= = =0.67；

（6）根據蓋斯定律可知，①-②可得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol；10min時，CO2反應1.5mol，釋放49×1.5=73.5kJ。