Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3

（1）已知相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學鍵	H－H	C－O		H－O	C－H
E/（kJ·mol－1）	436	343	1076	465	413

由此計算△H1=______kJ·mol－1（用數(shù)值表示），則△H3=______kJ·mol－1（用△H1和△H2表示）。

（2）向恒溫、恒容密閉容器中充入一定量的CO(g)和H2(g)進行①反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_____（填編號，下同）。

a．體系壓強保持不變

b．v正(CO) = v逆(H2)

c．CO與CH3OH的物質的量之比保持不變

d．每消耗1molCO的同時生成1molCH3OH

e．混合氣體的密度保持不變

（3）向同溫、同體積的甲、乙、丙三個密閉容器中分別充入氣體進行①反應。甲容器：2mol H2和1molCO；乙容器：1mol H2和0.5mol CO；丙容器：1mol CH3OH。恒溫、恒容下反應達平衡時，下列關系正確的是________。

a．轉化率：甲>乙 b．反應放出的熱量數(shù)值Q：Q甲 = 2Q乙

c．CO的質量m：m甲= m丙> 2m乙 d．容器內(nèi)壓強P：P甲=P丙<2P乙

Answer 1

【答案】－99 △H2－△H1 ac ad

【解析】

（1）利用鍵能計算，△H1=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，反應②-反應①即得△H3。

（2）a．反應前后氣體分子數(shù)不等，體系壓強保持不變，則達平衡狀態(tài)；

b．CO與H2的化學計量數(shù)不等，則v正(CO) = v逆(H2)不是平衡狀態(tài)；

c．只要平衡移動，CO與CH3OH的物質的量之比發(fā)生改變，現(xiàn)比值保持不變，則達平衡狀態(tài)；

d．不管反應是否達到平衡，每消耗1molCO的同時生成1molCH3OH，C不一定達平衡狀態(tài)；

e．氣體的質量不變、容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，e不一定達平衡狀態(tài)。

（3）a．甲的濃度為乙的二倍，則甲相當于乙加壓，平衡正向移動，則轉化率甲>乙，a正確；

b．甲中氣體的物質的量是乙的二倍，且平衡正向移動，所以反應放出的熱量數(shù)值Q甲 > 2Q乙 ，b錯誤；

c．甲與丙是等效平衡，CO的質量m甲= m丙；甲中氣體的物質的量是乙的二倍，且平衡正向移動，則m甲<2m乙，c錯誤；

d．甲與丙是等效平衡，容器內(nèi)壓強P甲=P丙；乙相當于甲的體積減為原來的一半，則平衡正向移動，P甲<2P乙，d正確。

（1）利用鍵能進行計算，△H1=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ/mol=-99kJ/mol；

反應②-反應①即得△H3=(△H2－△H1)kJ/mol。答案為：－99；△H2－△H1；

（2）a．反應前后氣體分子數(shù)不等，體系壓強保持不變，則達平衡狀態(tài)；

b．CO與H2的化學計量數(shù)不等，則v正(CO) = v逆(H2)不是平衡狀態(tài)；

c．只要平衡移動，CO與CH3OH的物質的量之比發(fā)生改變，現(xiàn)比值保持不變，則達平衡狀態(tài)；

d．不管反應是否達到平衡，每消耗1molCO的同時生成1molCH3OH，C不一定達平衡狀態(tài)；

e．氣體的質量不變、容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，e不一定達平衡狀態(tài)。

故ac能說明反應達平衡狀態(tài)。答案為：ac；

（3）a．甲的濃度為乙的二倍，甲相當于乙加壓，平衡正向移動，則轉化率甲>乙，a正確；

b．甲中氣體的物質的量是乙的二倍，且平衡正向移動，所以反應放出的熱量數(shù)值Q甲 > 2Q乙 ，b錯誤；

c．甲與丙是等效平衡，CO的質量m甲= m丙；甲中氣體的物質的量是乙的二倍，且平衡正向移動，則m甲<2m乙，c錯誤；

d．甲與丙是等效平衡，容器內(nèi)壓強P：P甲=P丙；乙相當于甲的體積減為原來的一半，則平衡正向移動，P甲<2P乙，d正確。

故ad正確。答案為：ad。