问题 填空题

能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景.因此甲醇被称为21世纪的新型燃料.

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:

反应A:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H1

反应B:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2

①下列条件中,能说明反应A达到平衡状态的是______.

A.生成甲醇的速率与生成水的速率相等    B.v(H2)/3=v(CH3OH)

C.恒容容器中,体系的压强不再改变      D.恒容容器中,混合气体密度不再发生改变

②在一定的压强下,将CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,则

△H2______0,△S______0(填“>”、“=”或“<”).

③对于反应B,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______.

A.升高温度                        B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.充入He,使体系总压强增大        D.按原比例再充入CO和H.

④某温度下,将2mol CO和6mol H2,充人2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol•L-1,则CO的转化率为______,则该温度下该反应的平衡常数为______.

(2)已知在常温常压下:

①2CH3OH(I)十3O2(g)=CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ•mol-1

②2CO(g)+O2 (g)═2CO2 (g)△H=-566.0kJ•mol-1

③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ.mol-1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式______.

答案

(1)①A.无论是否达到平衡状态,都存在生成甲醇的速率与生成水的速率相等,不能用来判断平衡状态的标志,故A错误;    

B.

1
3
v(H2)=v(CH3OH),符合反应速率之比等于化学计量数之比,但不能说明正逆反应速率相等,不能判断是否达到平衡,故B错误;

C.反应前后气体的化学计量数不等,恒容容器中,体系的压强不再改变,说明达到平衡状态,故C正确;      

D.化学反应前后气体的质量不变,容器的体积不变,无论是否达到平衡状态,恒容容器中,混合气体密度都不发生改变,不能判断是否达到平衡,故D错误.

故答案为:C;

②由方程式可知,反应生成气体的物质的量减少,则△S<0,反应能自发进行,应满足△G=△H-T•△S<0,则△H2<0,

故答案为:<;<;

③A.由①可知,该反应放热,升温,平衡向逆反应方向移动,甲醇产率减小,故A错误;

B.将CH3OH(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,甲醇产率增大,故B正确;

C.充入He,使体系总压强增大,各物质的浓度不变,平衡不移动,故C错误

D.按原比例再充入CO2和H2,由等效平衡可知平衡正向移动,甲醇产率增大,故D正确;

故选:BD.

④设一氧化碳的变化量为x,则

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

初始浓度(mol/L)    1        3         0 

变化浓度(mol/L)   0.8      1.6        0.8

平衡浓度(mol/L)   0.2      2.4        0.8

则CO的转化率=

0.8
1
×100%=80%,平衡常数K=
[CH3OH]
[CO][H2]2
=
0.8
0.2×2.42
=2.04,

故答案为:80%;2.04;

(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)和反应①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol,②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol,③H2O(g)=H2O(l)

△H=-44.0kJ/mol之间的关系为:①×

1
2
-②×
1
2
+2×③=-442.8 kJ∕mol,

故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ∕mol.

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