Question

14．甲醇作為基本的有機化工產(chǎn)品和環(huán)保動力燃料具有廣闊的應用前景，CO₂ 加氫合成甲醇是合理利用CO₂的有效途徑．由CO₂制備甲醇過程可能涉及反應如下：
反應Ⅰ：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H₁=+41.19kJ•mol^-1
反應Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
反應Ⅲ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃=-49.58kJ•mol^-1
回答下列問題：
（1）反應Ⅲ的△S＜（填“＜”、“=”或“＞”）0；反應Ⅱ的△H₂=-90.77 kJ•mol^-1．
（2）在恒壓密閉容器中，充入一定量的H₂和CO₂（假定僅發(fā)生反應Ⅲ），實驗測得反應物在不同溫度下，反應體系中CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關系曲線如圖1所示．
反應過程中，不能判斷反應Ⅲ已達到平衡狀態(tài)的標志是AD．
A．斷裂3mol H-H鍵，同時斷裂2mol H-O鍵      B．CH₃OH的濃度不再改變
C．容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量不變                   D．容器中氣體的壓強不變．

Answer 1

分析 （1）反應中產(chǎn)物氣體數(shù)和小于反應物氣體系數(shù)和，據(jù)此判斷反應熵變符號；根據(jù)蓋斯定律確定所求反應和已知反應之間的關系，計算反應的焓變即可；
（2）反應達到平衡狀態(tài)，各組分的濃度不隨著時間的變化而變化，正逆反應速率相等，根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征結(jié)合變量不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)來回答．

解答 解：（1）反應中產(chǎn)物氣體數(shù)和小于反應物氣體系數(shù)和，反應熵變小于零，
反應Ⅰ：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H₁=+41.19kJ•mol^-1，
反應Ⅲ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃=-49.58kJ•mol^-1，
反應Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂可以看成是Ⅲ-Ⅰ得到，所以反應焓變=-49.58kJ•mol^-1-41.19kJ•mol^-1=-90.77 kJ•mol^-1，
故答案為：＜；-90.77 kJ•mol^-1；
（2）A．斷裂3molH-H鍵，同時有2molH-O鍵形成，只能說明反應正向進行，不能說明正逆反應速率相等，此時的狀態(tài)不一定平衡，故A正確；
B．CH₃OH的濃度不再改變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)的特征，故B錯誤；
C．容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量等于質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量守恒，但是物質(zhì)的量始終變化，所以當氣體的平均摩爾質(zhì)量不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．容器中的反應是在恒壓下進行的，當容器中氣體的壓強不變時，不一定是平衡狀態(tài)，故D正確．
故選AD．

點評 本題涉及化學平衡的判斷以及熱化學方程式的焓變的計算等知識，注意蓋斯定律的應用是關鍵，難度不大．