Question

【題目】二氧化碳是用途非常廣泛的化工基礎(chǔ)原料，回答下列問題：

（1）工業(yè)上可以用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。

已知：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(l) +H2O(l) H= -130kJmol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-572kJmol-1

CH3OH(1)的燃燒熱H=________kJmol-1。

（2）在催化劑作用下，CO2和CH4可直接轉(zhuǎn)化為乙酸：CO2(g)+CH4(g)=CH3COOH(g) H＞0，在不同溫度下乙酸的生成速率變化如圖所示。

①當(dāng)溫度在250°C-300°C范圍時(shí)，乙酸的生成速率減慢的主要原因是___________。

②欲使乙酸的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)采取的措施是__________（任寫一條措施即可）。

（3）一定條件下，在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，2CO(g) C(s)+CO2(g).

①下列能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是______________。

A 容器內(nèi)混合物的質(zhì)量不變

B CO和CO2的物質(zhì)的量之比不再變化

C 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化

D 生成amo1CO2的同時(shí)消耗2amol.CO

②向某恒容容器中通入一定量的CO發(fā)生上述反應(yīng)，在不同溫度下CO2的物質(zhì)的量濃度c (CO2)隨溫度的變化如上圖所示，則該反應(yīng)為________（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

③向容積可變的某恒壓容器中通入amolCO，T°C時(shí)反應(yīng)經(jīng)過10min達(dá)平衡，CO的體積分?jǐn)?shù)為75%。CO的平衡轉(zhuǎn)化率為________。在容積改變的條件下，反應(yīng)速率可用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物成生成物的物質(zhì)的量變化來表示，則0-10min內(nèi)平均反應(yīng)速率v（CO2）=________。

Answer 1

【答案】728 催化劑活性降低(或催化劑中毒等) 升高溫度或增大壓強(qiáng)等 BC 放熱 40% 0.02a molmin1

【解析】

（1）根據(jù)已知方程式構(gòu)建目標(biāo)方程式，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算CH3OH的燃燒熱；

（2）①溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低；

②欲使乙酸的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)該使平衡正向移動(dòng)；

（3）①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；

②向某恒容容器中通入一定量的CO發(fā)生上述反應(yīng)2CO(g)C(s)+CO2(g)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時(shí)間越短，隨著溫度的升高生成CO2量逐漸增多，但溫度高于T3后，隨著溫度升高，c(CO2)又逐漸減小，則平衡逆向移動(dòng)；

③根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算CO的平衡轉(zhuǎn)化率；根據(jù)反應(yīng)速率可用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量變化來表示信息進(jìn)行計(jì)算010min內(nèi)平均反應(yīng)速率。

（1）已知：① CO2(g) +3H2(g) CH3OH(l) +H2O(l) H= -130kJmol-1；

② 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-572kJmol-1；根據(jù)蓋斯定律，將②×①得：CH3OH(l)+O2(g)=2H2O(l)+CO2(g) ，則△H=(572kJ/mol×)(130kJ/mol)=728kJ/mol，故CH3OH的燃燒熱 △H=728kJ/mol；
故答案為：728；
（2）①催化劑的活性與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度在250℃300℃范圍時(shí)，乙酸的生成速率減慢的主要原因是催化劑活性較低(或催化劑中毒等)；
故答案為：催化劑活性降低(或催化劑中毒等)；
②欲使乙酸的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)該使平衡正向移動(dòng)，因?yàn)檎�反�?yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，乙酸的平衡產(chǎn)率提高；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，乙酸的平衡產(chǎn)率提高；
故答案為：升高溫度或增大壓強(qiáng)等；
（3）①該反應(yīng)2CO(g)C(s)+CO2(g)為反應(yīng)前后氣體體積變化的反應(yīng)，

A. 反應(yīng)前后混合物的質(zhì)量始終不變，則容器內(nèi)混合物的質(zhì)量不變，不能作為判斷平衡的依據(jù)，故A錯(cuò)誤；
B. 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CO的物質(zhì)的量逐漸減小，CO2的物質(zhì)的量逐漸增大，則CO和CO2的物質(zhì)的量之比逐漸減小，則當(dāng)CO和CO2的物質(zhì)的量之比不再變化時(shí)，說明CO和CO2的量不再改變，即各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，能判斷達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C. 混合氣體為一氧化碳與二氧化碳的混合氣體，則平衡正向進(jìn)行時(shí)，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量越接近于二氧化碳的摩爾質(zhì)量，平均摩爾質(zhì)量為變化的量，當(dāng)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化時(shí)，能判斷達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D. 生成a molCO2的同時(shí)消耗2a mol.CO，二者均表示正反應(yīng)速率，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，則不能作為判斷平衡的依據(jù)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
②向某恒容容器中通入一定量的CO發(fā)生上述反應(yīng)2CO(g)C(s)+CO2(g)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時(shí)間越短，隨著溫度的升高生成CO2量逐漸增多，但溫度高于T3后，隨著溫度升高，c(CO2)又逐漸減小，則平衡逆向移動(dòng)，說明正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)；
故答案為；放熱；
③向容積可變的某恒壓容器中通入amolCO，T°C時(shí)反應(yīng)經(jīng)過10min達(dá)平衡，CO的體積分?jǐn)?shù)為75%.CO的平衡轉(zhuǎn)化率為，可列三段式：

2CO(g)C(s)+CO2

開始（mol）：a 0 0

變化（mol）：2x x x
平衡（mol）：a-2x x x
達(dá)平衡時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)為75%，所以，解得x=0.2a，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率=；
在容積改變的條件下，反應(yīng)速率可用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量變化來表示，則010min內(nèi)平均反應(yīng)速率；

故答案為：40%；0.02a molmin1。