Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用前景。

(1)已知：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJ/mol

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484 kJ/mol

工業(yè)上常以甲醇為原料制取甲醛，請寫出CH3OH(g)與O2(g)反應(yīng)生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式：________________________________

(2)在一容積為2L的密閉容器內(nèi)，充入0.2molCO與0.4molH2發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度，壓強的關(guān)系如圖所示。

①A、B兩點對應(yīng)的壓強大小關(guān)系是PA________PB（填“>”，“<”，“=”）

②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系是 ___________

③下列敘述能說明上述反應(yīng)能達到化學平衡狀態(tài)的是___(填代號)

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

b.CH3OH的體積分數(shù)不再改變

c.混合氣體的密度不再改變

d.CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和保持不變

(3)在P1壓強、T1℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________，再加入1.0molCO后重新到達平衡，則CO的轉(zhuǎn)化率___________(填“增大”、“不變”或“減小”)

(4)T1℃、1L的密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應(yīng)，測得某時刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：CO：0.1mol H2：0.2mol CH3OH：0.2mol。此時v正 ________ v逆(填>、< 或 =)。

Answer 1

【答案】2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol < KA=KB>KC b 100 減小 >

【解析】

(1)已知：①CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJ/mol；

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ/mol，將2×①+②得到CH3OH(g)與O2(g)反應(yīng)生成HCHO(g)和H2O(g)的熱化學方程式為2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g)△H=-316kJ/mol；

(2)①反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡正向移動，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，所以PA＜PB；

②據(jù)圖分析，隨溫度升高CO轉(zhuǎn)化率降低，說明正反應(yīng)放熱，升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，所以KA=KB＞KC；

③a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，二者表示的都是正反應(yīng)速率，因此不能說明反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，a錯誤；

b．CH3OH的體積分數(shù)不再改變說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，b正確；

c．容器體積和氣體質(zhì)量始終不變，所以混合氣體的密度始終不變，因此不能根據(jù)密度不變判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，c錯誤；

d．CO和甲醇的化學計量數(shù)都為1，所以CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和始終保持不變，因此不能這一點判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，d錯誤；

故合理選項是b；

(3)P1壓強、T1°C時CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始濃度(mol/L) 0.1 0.2 0

改變濃度(mol/L) 0.050.1 0.05

平衡濃度(mol/L) 0.050.1 0.05

化學平衡常數(shù)K=；

若溫度不變，再加入1.0molCO，平衡向正反應(yīng)移動，重新達到平衡，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，但CO投入量大于平衡移動轉(zhuǎn)化量，所以CO的轉(zhuǎn)化率減小；

(4) T1℃、1L的密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應(yīng)，測得某時刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：CO：0.1mol H2：0.2mol CH3OH：0.2mol，此時反應(yīng)的濃度商Qc=<100，此時反應(yīng)正向進行v正＞v逆。