Question

【題目】甲醇(CH3OH)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) △H

（1）T℃時，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反應2min到5min,用氫氣表示的平均反應速率v(H2)=_____________。

②下列說法正確的是_____________(填字母序號)。

A．達到平衡時，CO的轉化率為50%

B．5min后容器中壓強不再改變

C．達到平衡后，再充入氬氣，反應速率增大

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)<v(逆)

E．加入催化劑可以加快化學反應速率，同時提高CO和H2平衡的轉化率

③下列敘述可以說明該反應在該條件下已經達到化學平衡的是__________(填字母序號)。

A．混合氣體密度不發生改變 B．混合氣體的平均相對分子質量不再發生改變

C．v(CO)正=2v(H2)逆 D．n(CO)與n(H2)的比值不變

（2）某溫度下，在一容積可變的恒壓密閉容器中分別充入1molCO和1.2molH2，達到平衡時容器體積為2L，且含有0.5molCH3OH(g)，則該反應平衡常數的值為_______，此時向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，則此平衡將______________(填“向正反應方向”、“不”或“向逆反應方向”)移動。

（3）若壓強、投料比x=n(CO)/n(H2)對反應的影響如圖二所示，則圖中曲線所示的壓強關系：p1_____p2(填“=”“>”或“<”)。

（4）工業上另一種合成甲醇的方法是利用CO2和H2，已知：CH3OH、H2的燃燒熱(△H)分別為-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol,則常溫下CO2和H2反應生成CH3OH和H2O的熱化學方程式是__________________________。

Answer 1

【答案】 0.33mol·L-1·min-1（或者1/3mol·L-1·min-1） B B 100 向逆反應方向 ＜ CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol

【解析】試題分析：（1）①根據 計算v(H2)；②CO的轉化率= ；根據圖像5min后容器中氣體物質的量不再改變；恒容密閉容器中達到平衡后，再充入氬氣，反應物濃度不變，反應速率不變；2min前后，反應都正向進行；催化劑不能使平衡發生移動；③根據平衡標志分析；（2）利用“三段式”計算平衡常數，根據與K的關系判斷反應進行的方向。（3）增大壓強平衡正向移動，氫氣的百分含量降低；（4）根據蓋斯定律計算CO2和H2反應生成CH3OH和H2O的焓變。

解析：（1）①反應2min到5min，CO的濃度變化是0.5mol/L，H2的變化量是1mol/L， 0.33mol·L-1·min-1；②達到平衡時，CO的轉化率= ，故A錯誤；根據圖像5min后容器中氣體物質的量不再改變，所以5min后容器中壓強不再改變，故B正確；恒容密閉容器中達到平衡后，再充入氬氣，反應物濃度不變，反應速率不變，故C錯誤；2min前后，反應都正向進行，所以2min前后都是v(正)>v(逆)，故D錯誤；催化劑不能使平衡發生移動，加入催化劑CO和H2平衡的轉化率不變，故E錯誤；③A．容器體積不變、反應前后氣體質量不變，根據 ，密度是恒量，混合氣體密度不發生改變，不一定平衡，故A錯誤； B．反應前后氣體質量不變，氣體的物質的量是變量，根據 ，混合氣體的平均相對分子質量是變量，平均相對分子質量不再發生改變，一定平衡，故B正確； C．正逆反應的速率比等于系數比一定達到平衡狀態，所以v(CO)正=2v(H2)逆不一定平衡，故C錯誤； D．n(CO)：n(H2)=(2-x)：(4-2x)=1:2，所以n(CO)與n(H2)比值是定量，定量不變不一定平衡，故D錯誤；

（2）

CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)

開始 1mol 1.2 mol 0

轉化 0.5 mol 1 mol 0.5 mol

平衡 0.5 mol 0.2 mol 0.5 mol

K= ；此時向容器中再通入0.3molCO和0.3mo1CH3OH(g)，容器的體積變為 ，Q=，所以此平衡將逆向移動。（3）增大壓強平衡正向移動，氫氣的百分含量降低，所以p1<p2；（4）CH3OH、H2的燃燒熱(△H)分別為-726．9kJ/mol、-285.8kJ/mol，則①CH3OH(l)+ 3O2(g)=CO2(g)+ H2O(l) ΔH=--726．9kJ/mol；②H2(g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol，根據蓋斯定律②① ，得CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-130.5kJ/mol。