Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，由CO2制備甲醇的過(guò)程可能涉及的反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=49.58 kJ·mol1
反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
反應(yīng)Ⅲ：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3=90.77 kJ·mol1
回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)Ⅱ的ΔH2=。
（2）反應(yīng)Ⅲ能夠自發(fā)進(jìn)行的條件是（填“較低溫度”、“較高溫度”或“任何溫度”）。
（3）恒溫，恒容密閉容器中，對(duì)于反應(yīng)Ⅰ，下列說(shuō)法中能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是。
A.混合氣體的密度不再變化
B.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化
C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量之比為1∶3∶1∶1
D.甲醇的百分含量不再變化
（4）對(duì)于反應(yīng)Ⅰ，不同溫度對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑的效率影響如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是______。

A.不同條件下反應(yīng)，N點(diǎn)的速率最大
B.溫度低于250 ℃時(shí)，隨溫度升高乙烯的產(chǎn)率增大
C.M點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)比N點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)大
D.實(shí)際反應(yīng)應(yīng)盡可能在較低的溫度下進(jìn)行，以提高CO2的轉(zhuǎn)化率
（5）若在1 L密閉容器中充入 3mol H2 和1molCO2發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，則圖中M點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)物甲醇的體積分?jǐn)?shù)為；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=；若要進(jìn)一步提高甲醇的體積分?jǐn)?shù)，可采取的措施有。

Answer 1

【答案】
（1）+41.19 kJ·mol?1
（2）較低溫度
（3）B,D
（4）A,B,D
（5）16.7%；0.148(或者 )；增大壓強(qiáng)（降低溫度）
【解析】解：(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)II=反應(yīng)I一反應(yīng)Ⅲ，故: ΔH2=ΔH1-ΔH3=（49.58 kJ·mol1）-（90.77 kJ·mol1）=+41.19kJ·mol1；(2)反應(yīng)Ⅲ為熵減的反應(yīng)ΔS＜0，，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，則ΔG=ΔH-TΔS＜0，故要自發(fā)進(jìn)行需要在較低溫度下進(jìn)行；(3)A、密度是混合氣體的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量和容積始終是不變的，所以混合氣體的密度不再變化不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤，B、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣體的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，物質(zhì)的量減小，所以混合氣體的平均分子量不再變化能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；C、CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量之比為1:3:1:1不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤;D、甲醇的百分合量不再變化說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確，答案選BD。 (4)A、化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，催化劑的催化效率降低，所以V（M）有可能小于V（N），故A不正確;B、溫度低于250℃時(shí)，隨溫度升高平衡逆向進(jìn)行乙烯的產(chǎn)率減小，故B不正確;C,升高溫度二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減低，則升溫平衡逆向移動(dòng)，所以M化學(xué)平衡常數(shù)大于N，故C正確，D、為提高CO2的轉(zhuǎn)化率，平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，低的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，平衡正向進(jìn)行，但催化劑的活性會(huì)降低，導(dǎo)致反應(yīng)速率減小，故D不正確;所以答案是：ABD;（5）若在1L密閉容器中充入體積比為3:1的H2和CO2 ， 設(shè)為3 mol,1mol,據(jù)圖可知M點(diǎn)時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化率為50%，

	CO2（g）+	3 H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始量（mol）	1	3	0	0
變化量（mol）	0.5	1.5	0.5	0.5
平衡量（mol）	0.5	1.5	0.5	0.5

產(chǎn)物甲醇的體積分?jǐn)?shù)=0.5/（0.5+1.5+0.5+0.5）×100%=16.7%；
平衡常數(shù)K= =0.148；
反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)減少，若要進(jìn)一步提高甲醇的體積分?jǐn)?shù)，可采取的措施有增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行。
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡移動(dòng)原理以及影響因素的相關(guān)知識(shí)可以得到問(wèn)題的答案，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；影響因素：①濃度：增大反應(yīng)物（或減小生成物）濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；②壓強(qiáng)：增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)．減小壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；③溫度：升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)．降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)；④催化劑：不能影響平衡移動(dòng)．