Question

18．隨著人類對溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.225 mol/（L•min）．
②下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是C、D．
A．升高溫度                     B．充入He（g），使體系壓強增大
C．將H₂O（g）從體系中分離      D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
③a．2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1277kJ•mol^-1
b．2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
c．C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
d．H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
則，CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-443.5 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 ①由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，根據(jù)濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比氫氣的濃度變化量，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂）；
②使n（CH₃OH）/n（CO₂）應(yīng)采取措施，使平衡向正反應(yīng)移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量；
③已知a．2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1277kJ•mol^-1
b．2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
c．C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
d．H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：$\frac{1}{2}$a-$\frac{1}{2}$b+2d得到：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），據(jù)此計算．

解答 解：（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L•mon），
故答案為：0.225mol/（L•min）；
（2）使n（CH₃OH）/n（CO₂）應(yīng)采取措施，使平衡向正反應(yīng)移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A、該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤，
B、充入He（g），使體系壓強增大，容器的容積不變，反應(yīng)混合物的濃度不變，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯誤，
C、將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確，
D、再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)于增大壓強，平衡向正反應(yīng)移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
故答案為：CD；
③已知a．2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1277kJ•mol^-1
b．2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
c．C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
d．H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：$\frac{1}{2}$a-$\frac{1}{2}$b+2d得到：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l），△H=$\frac{1}{2}$×（-1277kJ•mol^-1）-$\frac{1}{2}$×（-566kJ•mol^-1）+（-44kJ•mol^-1）=-443.5 kJ•mol^-1；
故答案為：-443.5 kJ•mol^-1．

點評 本題考查反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡移動的影響因素、蓋斯定律的應(yīng)用等，題目難度中等，注意基礎(chǔ)知識的掌握．