Question

【題目】甲醇是重要的綠色能源之一，目前科學家用水煤氣（CO+H2）合成甲醇，其反應為：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g），△H=﹣128.1kJmol﹣1 ， 回答下列問題：
（1）該反應是可逆反應，為使化學反應速率和CO的轉(zhuǎn)化率都同時提高的措施有（寫兩條）．
（2）恒溫恒容條件能說明該可逆反應達平衡的是；
A.2v正（H2）=v逆（CH3OH）
B.n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）=1：2：1
C.混合氣體的密度不變
D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
（3）若上述可逆反應在恒溫恒容的密閉容器進行，起始時間向該容器中沖入1molCO（g）和2molH2（g）．實驗測得H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示．

①該反應的△S0，圖中的T1T2（填“＜”“＞”或“=”）
②T1下到達平衡狀態(tài)A時，容器的體積為2L，此時該反應的平衡常數(shù)為 ， 若達到平衡狀態(tài)B時，則容器的體積V（B）=L．
（4）已知：H2（g）燃燒熱△H=﹣285.8KJmol﹣1、和CO（g）燃燒熱△H=﹣283.0KJmol﹣1 ， 則CH3OH（g）燃燒熱的熱化學方程式是為 ．

Answer 1

【答案】
（1）增大壓強、增加氫氣的物質(zhì)的量
（2）D
（3）＜,＜,4L2/mol2,0.4
（4） △H=﹣726.5kJ/mol
【解析】解：（1）該反應式可逆反應，隨著反應的進行，氣體分子總數(shù)減小，體系壓強減小，反應焓變＜0，表明反應是放熱反應，為了使化學反應速率和CO的轉(zhuǎn)化率同時提高，根據(jù)勒夏特列原理，可以考慮采取的措施有增大壓強，增加氫氣的物質(zhì)的量．所以答案是：增大壓強、增加氫氣的物質(zhì)的量．（2）恒溫恒容條件下，常用判斷化學反應達到平衡的判據(jù)有正逆反應速率，熱量變化情況，體系有氣體參與時的壓強變化等．

A．能判定化學反應達到平衡的速率關(guān)系應為v正（H2）=2v逆（CH3OH），故A錯誤；

B．當反應物按照化學計量比1：2反應，到達平衡時，各組分的物質(zhì)的量之比需視具體的轉(zhuǎn)化率而定，n（CO）：n（H2）：n（CH3OH）=1：2：1不可作為判據(jù)，故B錯誤；

C．混合氣體的密度為 ，在恒溫恒容密閉體系中，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，m混是不變的，整個反應過程混合氣體的密度是不變的，不可作為判據(jù)，股C錯誤；

D．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為 ，由于化學反應前后，氣體的物質(zhì)的量在改變，則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量隨著反應的進行將發(fā)生改變直到反應達到平衡，可以作為判據(jù)，故D正確．

故選D．（3）①反應在恒溫恒容密閉容器中進行，起始時向容器中沖入1molCO（g）和2molH2（g），實驗測得H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）和壓強（p）的變化有圖，根據(jù)圖象，隨著該反應的進行，體系總壓強減小，氣體分子數(shù)減小，反應是熵減的反應，即體系的混亂度減小，故△S＜0；控制壓強不變，發(fā)現(xiàn)T1溫度下的H2轉(zhuǎn)化率更高，結(jié)合反應是放熱的反應（△H＜0）可知，溫度減小有利于反應物的轉(zhuǎn)化率提高，故T1＜T2．所以答案是：＜，＜．

②T1下達平衡狀態(tài)A時，根據(jù)圖象可知，此時體系壓強為p1，H2轉(zhuǎn)化率為0.5，已知容器的體積為2L，則平衡時，根據(jù)反應方程式：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），由于氫氣的轉(zhuǎn)化率為0.5，則氫氣轉(zhuǎn)化了△n（H2）=2mol×0.5=1mol，則CO轉(zhuǎn)化了△n（CO）=0.5mol，生成了CH3OH為△n（CH3OH）=0.5mol，因此平衡時 ， ， ，根據(jù)平衡常數(shù)的表達式 = =4L2/mol2．

當反應達到平衡狀態(tài)B時，根據(jù)圖象，此時壓強為p2，氫氣的轉(zhuǎn)化率為0.8，此時氫氣轉(zhuǎn)化了△n（H2）=2mol×0.8=1.6mol，根據(jù)反應方程式，CO轉(zhuǎn)化了△n（CO）=0.8mol，生成了CH3OH為△n（CH3OH）=0.8mol，設此時容器體積為VL，則平衡時 mol/L， mol/L， mol/L，B狀態(tài)溫度也為T1，反應平衡常數(shù)仍為K=4L2/mol2，則 =4L2/mol2，解得V（B）=0.4L．

所以答案是4L2/mol2，0.4．（4）反應的焓變=反應物的總?cè)紵裏岍伾�成物的總�(cè)紵裏幔�已知H2的燃燒熱為△H（H2）=﹣285.8kJ/mol，CO的燃燒熱為△H（CO）=﹣283.0kJ/mol，反應CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），該反應的焓變?yōu)椤鱄=△H（CO）+2△H（H2）﹣△H（CH3OH，g）=﹣128.1kJ/mol，解得△H（CH3OH，g）=﹣726.5kJ/mol，則CH3OH（g）的燃燒熱的熱化學方程式為： ═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣726.5kJ/mol．

所以答案是： ═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣726.5kJ/mol．

【考點精析】利用化學平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學平衡狀態(tài)的判斷對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應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平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．