Question

4．節(jié)能減排已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)，浙江省在原先推行乙醇汽油的基礎(chǔ)上，開始試點(diǎn)甲醇汽油（即在汽油中添加一定量的甲醇），根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，若寧波全市的140余萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車全部使用甲醇汽油，一年內(nèi)能減少有害氣體（一氧化碳）排放將近100萬(wàn)噸．甲醇常利用煤氣化過(guò)程中生成的CO和H₂來(lái)制備：CO+2H₂?CH₃OH．請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列：

（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法中，正確的是C（填字母）：
A．△H＞0，△S＞0B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0D．△H＜0，△S＞0
（2）現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO和3molH₂，凈測(cè)得CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如（圖1）所示．從反應(yīng)開始到平衡，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=0.075mol/（L•min），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{4}{3}$．
（3）恒容條件下，達(dá)到平衡后，下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$增大的有C．
A．升高溫度     B．充入He氣
C．再?zèng)_入1molCO和3molH₂  D．使用催化劑
（4）若在一體積可變的密閉容器中充入1molCO、2molH₂和1molCH₃OH，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)的混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍（此過(guò)程三種物質(zhì)均處于氣態(tài)），則平衡時(shí)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量=25.6g/mol．
（5）根據(jù)（圖2），寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，根據(jù)圖2可知，生成物質(zhì)能量低于反應(yīng)；
（2）根據(jù)圖I時(shí)，反應(yīng)中CO濃度的變化，結(jié)合速率公式計(jì)算，根據(jù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$計(jì)算平衡常數(shù)；
（3）恒容條件下，下列措施中能使$\frac{n（CH{\;}_{3}OH）}{n（CO）}$增大，則平衡正移，據(jù)此分析；
（4）根據(jù)平均摩爾質(zhì)量=$\frac{總質(zhì)量}{總物質(zhì)的量}$計(jì)算；
（5）根據(jù)反應(yīng)物與生成物的總能量來(lái)分析吸熱還是放熱，并書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，所以該反應(yīng)△S＜0，根據(jù)圖2可知，生成物質(zhì)能量低于反應(yīng)，所以△H＜0，
故選C；
（2）由圖I可知，反應(yīng)中CO濃度的變化為：1.00-0.25=0.75mol•L^-1，則v（CO）=$\frac{△c}{t}$=$\frac{0.75mol•L}{10min}$=0.075mol/（L•min），根據(jù)圖可知，平衡時(shí)c（CO）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂）=1.5mol/L，K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.7{5}^{2}}{1．{5}^{2}×0.25}$=$\frac{4}{3}$，
故答案為：0.075mol/（L•min）；$\frac{4}{3}$；
（3）恒容條件下，下列措施中能使$\frac{n（CH{\;}_{3}OH）}{n（CO）}$增大，則平衡正移；
A．已知該反應(yīng)的正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度，平衡逆移，故A錯(cuò)誤；
B．充入He氣，容器的體積不變，各反應(yīng)物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．再充入1molCO和2molH₂，與原來(lái)加入了的量等比例，平衡時(shí)比原來(lái)的平衡的壓強(qiáng)增大，平衡正移，故C正確；
D．使用催化劑，同等程度的改變正逆反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（4）由平衡時(shí)密度可知，平衡后混合氣體的物質(zhì)的量為起始時(shí)的$\frac{1}{1.6}$，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為（1mol+2mol+1mol）×$\frac{1}{1.6}$=2.5mol，總質(zhì)量為1×28g+2×2g+1×32g=64g，所以平均摩爾質(zhì)量=$\frac{64g}{2.5mol}$=25.6g/mol，
故答案為：25.6；
（5）反應(yīng)物的總能量為419kJ，生成物的總能量為510kJ，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為419kJ-510kJ=91kJ，熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題為綜合性習(xí)題，考查影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算，圖象的分析和利用等知識(shí)點(diǎn)，注重對(duì)高考熱點(diǎn)知識(shí)的考查，是較好的習(xí)題．