Question

【題目】實現 “節能減排” 和“低碳經濟”的一項重要課題就是如何將CO2轉化為可利用的資源。目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，下圖1表示該反應過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化：

(1)為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為2 L的密閉容器中，充入2 mol CO2和8 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上圖2所示。

①從反應開始到平衡，CH3OH的平均反應速率v(CH3OH) ＝________；

②該反應的平衡常數表達式K＝________。

(2)830 ℃，反應的平衡常數K＝1，在恒容反應器中發生上述反應，按下表中的物質的量投入反應混合物，其中向正反應方向進行的有________(填“A”“B”“C”或“D”)。

物質	A	B	C	D
n(CO2)	3	1	3	1
n(H2)	2	2	4	2
n(CH3OH)	1	2	3	0.5
n(H2O)	4	2	3	2

(3)25 ℃，1.01×105Pa時，16g液態甲醇完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出363.3 kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式______________________________。

Answer 1

【答案】0.075 mol·L－1·min－1ACDCH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.6 kJ/mol

【解析】

(1)由圖2，v(CH3OH)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，該反應平衡常數的表達式K=，故答案為：①0.075 mol·L－1·min－1②；(2)經計算， B中Qc＞1，逆向移動，A、C、D中Qc＜1，正向移動，故答案為ACD；（3）16g液態甲醇完全燃燒，當恢復到原狀態時，放出363.3 kJ，則1mol甲醇燃燒放出的熱量為32g÷16g×363.3KJ=726.7KJ，故反應的熱化學反應方程式為: CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.6 kJ/mol。