Question

14．甲醇作為基本的有機(jī)化工產(chǎn)品和環(huán)保動(dòng)力燃料具有廣闊的應(yīng)用前景，CO₂ 加氫合成甲醇是合理利用CO₂的有效途徑．由CO₂制備甲醇過(guò)程可能涉及反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H₁=+41.19kJ•mol^-1
反應(yīng)Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
反應(yīng)Ⅲ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃=-49.58kJ•mol^-1
回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)Ⅲ的△S＜（填“＜”、“=”或“＞”）0；反應(yīng)Ⅱ的△H₂=-90.77 kJ•mol^-1．
（2）在恒壓密閉容器中，充入一定量的H₂和CO₂（假定僅發(fā)生反應(yīng)Ⅲ），實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)物在不同溫度下，反應(yīng)體系中CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖1所示．
反應(yīng)過(guò)程中，不能判斷反應(yīng)Ⅲ已達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是AD．
A．?dāng)嗔?mol H-H鍵，同時(shí)斷裂2mol H-O鍵      B．CH₃OH的濃度不再改變
C．容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量不變                   D．容器中氣體的壓強(qiáng)不變．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中產(chǎn)物氣體數(shù)和小于反應(yīng)物氣體系數(shù)和，據(jù)此判斷反應(yīng)熵變符號(hào)；根據(jù)蓋斯定律確定所求反應(yīng)和已知反應(yīng)之間的關(guān)系，計(jì)算反應(yīng)的焓變即可；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，各組分的濃度不隨著時(shí)間的變化而變化，正逆反應(yīng)速率相等，根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征結(jié)合變量不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)來(lái)回答．

解答 解：（1）反應(yīng)中產(chǎn)物氣體數(shù)和小于反應(yīng)物氣體系數(shù)和，反應(yīng)熵變小于零，
反應(yīng)Ⅰ：CO₂（g）+H₂（g）?CO （g）+H₂O（g）△H₁=+41.19kJ•mol^-1，
反應(yīng)Ⅲ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃=-49.58kJ•mol^-1，
反應(yīng)Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂可以看成是Ⅲ-Ⅰ得到，所以反應(yīng)焓變=-49.58kJ•mol^-1-41.19kJ•mol^-1=-90.77 kJ•mol^-1，
故答案為：＜；-90.77 kJ•mol^-1；
（2）A．?dāng)嗔?molH-H鍵，同時(shí)有2molH-O鍵形成，只能說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，此時(shí)的狀態(tài)不一定平衡，故A正確；
B．CH₃OH的濃度不再改變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)的特征，故B錯(cuò)誤；
C．容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量等于質(zhì)量和物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量守恒，但是物質(zhì)的量始終變化，所以當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．容器中的反應(yīng)是在恒壓下進(jìn)行的，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不變時(shí)，不一定是平衡狀態(tài)，故D正確．
故選AD．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及化學(xué)平衡的判斷以及熱化學(xué)方程式的焓變的計(jì)算等知識(shí)，注意蓋斯定律的應(yīng)用是關(guān)鍵，難度不大．