Question

【題目】工業(yè)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)CO2與H2反應(yīng)合成甲醇。在一恒溫、恒容密閉容器中充入2mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如下圖所示。請回答：

（1）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式_____________________。

（2）達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)刻是__________min(填“3”或“10”)。

（3）在前10min內(nèi)，用CO2濃度的變化表示的反應(yīng)速率(CO2)=_________mol/(L·min)。

（4）10min時(shí)體系的壓強(qiáng)與開始時(shí)壓強(qiáng)之比為____________。

（5）該溫度下，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值是____________。

（6）已知：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= -90.1kJ·mol-1 ②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.1kJ·mol-1，則CO2與H2反應(yīng)合成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式為_______________，反應(yīng)在10 min內(nèi)所放出的熱量為_____kJ。

Answer 1

【答案】c（CH3OH）×c（H2O）/[ c（CO2）×c3（H2）] 10 0.075 16：13 0.67 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol 73.5

【解析】

根據(jù)圖像可知，反應(yīng)在10min時(shí)達(dá)到平衡，c（CO2）初始時(shí)為1mol/L，平衡時(shí)為0.25mol/L；c（CH3OH）平衡時(shí)為0.75mol/L；初始加入2mol CO2，則容器的體積為2L；則c（H2）初始時(shí)為3mol/L，平衡時(shí)為1.5mol/L。

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初始：1 3 0 0

反應(yīng)：0.75 1.5 0.75 0.75

平衡：0.25 1.5 0.75 0.75

（1）K=

（2）反應(yīng)在10min時(shí)各物質(zhì)的濃度不再改變，達(dá)到平衡；

（3）在前10min內(nèi)，(CO2)=c/t==0.075mol/（Lmin）；

（4）恒溫恒容條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，壓強(qiáng)之比=8：6.5=16：13；

（5）K= = =0.67；

（6）根據(jù)蓋斯定律可知，①-②可得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) ΔH=-49kJ/mol；10min時(shí)，CO2反應(yīng)1.5mol，釋放49×1.5=73.5kJ。