Question

【題目】根據(jù)要求回答下列有關(guān)問題。

（1）甲醇是一種重要的化工原料，工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應(yīng)合成甲醇。已知：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0kJ·mol-1

寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：___。

（2）高爐煉鐵是冶煉鐵的主要方法，發(fā)生的主要反應(yīng)為：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=－28.5kJ/mol，冶煉鐵反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=__，溫度升高后，K值__（填“增大”、“不變”或“減小”）。

（3）在T℃時(shí)，反應(yīng)Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常數(shù)K=64，在2L恒容密閉容器中，按下表所示加入物質(zhì)，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
始態(tài)mol	1.0	1.0	1.0	1.0

①平衡時(shí)CO 的轉(zhuǎn)化率為___。

②下列情況標(biāo)志反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__（填字母）。

a.容器內(nèi)氣體密度保持不變

b.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變

c.CO的消耗速率和CO2的生成速率相等

d.容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1 K= 減小 60% ad

【解析】

（1）甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的化學(xué)方程式為：CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l)，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；

（2）平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積；根據(jù)溫度對平衡移動(dòng)的影響判斷溫度對平衡常數(shù)的影響

（3）①濃度商Qc=1，小于平衡常數(shù)，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量濃度，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算，在結(jié)合轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；

②根據(jù)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各組分的含量不變進(jìn)行判斷。

（1）已知：①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1275.6kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44.0kJ·mol-1

甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的化學(xué)方程式為：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ，反應(yīng)可由（①②）/2+③×2得到，根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)的焓變?yōu)?/span>△H=(△H1△H2)/2+2△H3=442.8kJ/mol，

故答案為：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ·mol-1；

(2) Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) H=－28.5kJ/mol的平衡常數(shù)表達(dá)式K=，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小；

故答案為：K=；減�。�

(3)①在T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=64，容器內(nèi)濃度商Qc=1，小于平衡常數(shù)，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，設(shè)消耗一氧化碳物質(zhì)的量為x，則：

Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)

起始量(mol): 1 1

變化量(mol): x x

平衡量(mol): 1x 1+x

反應(yīng)前后氣體體積不變,可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù),故(1+x)3/(1x)3=64 ,x=0.6,故CO的轉(zhuǎn)化率=0.6mol/1mol×100%=60%，

故答案為：60%；

②a. 由于反應(yīng)物和生成物中都有固體物質(zhì)參加，且平衡前混合氣體的總質(zhì)量會(huì)變化，只有平衡時(shí)混合氣體的總質(zhì)量才保持不變，密度才不變，a正確；

b. 反應(yīng)時(shí)氣態(tài)物質(zhì)體積保持不變的反應(yīng)，則反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量保持不變，則平衡前后氣體的壓強(qiáng)不變，b錯(cuò)誤；

c. .CO的消耗速率和CO2的生成速率均為正反應(yīng)速率，c錯(cuò)誤；

d. 據(jù)平均相對分子質(zhì)量=氣體總質(zhì)量/氣體總物質(zhì)的量，反應(yīng)中氣體物質(zhì)的量是定值，只有平衡時(shí)，質(zhì)量才不變，平均相對分子質(zhì)量才不變，故d正確；

故選ad。