Question

【題目】甲醇是重要的化工原料。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(yīng)如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-58 kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3=+41 kJ/mol

回答下列問題：

（1）CO2的電子式是 。

（2）△H1= kJ/mol，①反應(yīng)正向的熵變△S 0(填＞、＜或＝)。

（3）在容積為2L的密閉容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反應(yīng))，在其他條件不變時(shí)，溫度T1、T2對反應(yīng)的影響圖像如圖，下列說法正確的是__________(填序號)

①溫度為T1時(shí)，從反應(yīng)到平衡，生成甲醇的平均速率為：v(CH3OH)=nA/tA mol/(L·min)

②當(dāng)v(CH3OH) = v(H2O)時(shí)，說明反應(yīng)達(dá)到平衡

③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量A點(diǎn)大于B點(diǎn)

④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2，達(dá)到平衡時(shí)n(H2)與n(CH3OH)比值增大

（4）在T1溫度時(shí)，將2molCO2和6molH2充入2L密閉容器中，充分反應(yīng)(上述②反應(yīng))達(dá)到平衡后，若CO2轉(zhuǎn)化率為50%，，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為__________；T1溫度，反應(yīng)CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)數(shù)值為__________。

Answer 1

【答案】（1）；

（2）-99；＜

（3）③④

（4）3：4；6.75或27/4

【解析】

試題分析：（1）CO2的電子式為，故答案為：；

（2）①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1，②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-58 kJ/mol，③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3=+41 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)②-反應(yīng)③=反應(yīng)①，故△H1=△H2-△H3=-99 kJ/mol，反應(yīng)①中氣體的物質(zhì)的量減少，屬于熵減小的反應(yīng)，故答案為：-99；＜；

（3）①溫度為T1時(shí)，從反應(yīng)到平衡，生成甲醇的平均速率為：v(CH3OH)==nA/2tA mol/(L·min)，錯(cuò)誤；②根據(jù)CO2+3H2CH3OH+H2O，如何時(shí)刻都存在v(CH3OH) = v(H2O)時(shí)，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，錯(cuò)誤；③該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，甲醇的物質(zhì)的量越多，混合氣體的物質(zhì)的量越少，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量越大，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量A點(diǎn)大于B點(diǎn)，正確；④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)n(H2)與n(CH3OH)比值增大，正確；故選③④；

（4）溫度T2先達(dá)到平衡，則溫度T2＞T1，又溫度高時(shí)平衡狀態(tài)CH3OH的物質(zhì)的量少，則說明升高溫度，可逆反應(yīng)CO2+3H2CH3OH+H2O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

CO2轉(zhuǎn)化率為50%，轉(zhuǎn)化的二氧化碳為1mol，則：

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

起始(mol)：2 6 0 0

變化(mol)：1 3 1 1

平衡(mol)：1 3 1 1

相同條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為==，平衡常數(shù)===，CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)與CO2+3H2CH3OH+H2O的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，因此CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)=，故答案為：；。