Question

【題目】以天然氣為原料合成甲醇。有關(guān)熱化學(xué)方程式如下:

①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH1=-70.8 kJ·mol-1

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　 ΔH2

③2CH4(g)+O2(g) 2CH3OH(g) ΔH3=-251.0 kJ·mol-1

(1)ΔH2=____kJ·mol-1。

（2）在恒容密閉容器里，按物質(zhì)的量比1:1加入一定量的碳和水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣。一定條件下達(dá)到平衡，當(dāng)改變反應(yīng)的某一條件時(shí)，下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動的是_________。（填序號）

A.正反應(yīng)速率先增大后減少 B.化學(xué)平衡常數(shù)K減少

C.再加入一定量碳 D.反應(yīng)物氣體體積分?jǐn)?shù)增大

(3)在體積可變的密閉容器中投入1 mol CO和2 mol H2,在不同條件下發(fā)生反應(yīng):

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。實(shí)驗(yàn)測得CH3OH的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示。

①該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是_____________（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）

②506 K時(shí)，反應(yīng)平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為___；壓強(qiáng):p1_____(填“>”“<”或“=”) p2。

③反應(yīng)速率:N點(diǎn)v正(CO)____(填“>”“<”或“=”)M點(diǎn)v逆(CO)。

④若壓強(qiáng)為p1、在1 L恒容密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)(起始投料不變),在不同溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)(lg K)如圖所示。則溫度為506 K時(shí),平衡常數(shù)K=____(保留三位小數(shù)),B、C、D、E四點(diǎn)中能正確表示該反應(yīng)的lg K與T的關(guān)系的點(diǎn)為____。

(4)在2 L恒容密閉容器中充入a(a>0) mol H2、2 mol CO和7.4 mol CH3OH(g),在506 K下進(jìn)行上述反應(yīng)。為了使該反應(yīng)逆向進(jìn)行,a的范圍為________。

Answer 1

【答案】-90.1 A 低溫 25% > < 0.148 BE 0<a<10

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律③/2-①/2得反應(yīng)②的△H2=(△H3-△H1)/2=-90.1kJ·mol-1。

（2）A.當(dāng)改變某一條件時(shí)，正反應(yīng)速率先增大后減小，說明開始時(shí)平衡逆向移動，后來平衡正向移動，反應(yīng)物濃度降低導(dǎo)致正反應(yīng)速率減小，故A項(xiàng)正確；B.化學(xué)平衡常數(shù)K減少，反應(yīng)程度減小，所以平衡逆向移動，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C .再加入一定量碳，因?yàn)镃是固體，改變用量，不影響化學(xué)平衡移動，故C錯(cuò)誤；D.反應(yīng)物氣體體積分?jǐn)?shù)增大，說明平衡逆向移動，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。綜上所述，符合題意的選項(xiàng)為A

（2）①由圖分析CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)為放熱反應(yīng)，所以自發(fā)進(jìn)行的條件是低溫；

②506 K M點(diǎn)生成0.25mol CH3OH消耗0.5mol H2，H2的轉(zhuǎn)化率為0.5/2=；加壓平衡右移，CH3OH的物質(zhì)的量增大，p1時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量較大，所以壓強(qiáng)：p1>p2。答案：25%、p1>p2。

③M、N點(diǎn)溫度相同，M點(diǎn)壓強(qiáng)較大，所以反應(yīng)速率：N點(diǎn)v正(CO) <M點(diǎn)v逆(CO)。答案：<

④506 K時(shí)，　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol·L-1) 1 2 0

轉(zhuǎn)化(mol·L-1) 0.25 0.50 0.25

平衡(mol·L-1) 0.75 1.50 0.25

K==L2·mol-2≈0.148 L2·mol-2。K越大，lgK越大，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)K減小，所以，B、E點(diǎn)符合題意。答案：0.148 BE。

（4）溫度不變，平衡常數(shù)不變，K=0.148 L2·mol-2。為了使反應(yīng)逆向進(jìn)行，必須使Qc>K，即>0.148，解得:a<10，又因?yàn)镠2的物質(zhì)的量必須大于0，所以，a的范圍為0<a<10。