Question

實(shí)現(xiàn) “節(jié)能減排” 和“低碳經(jīng)濟(jì)”的一項(xiàng)重要課題就是如何將CO₂轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下圖1表示該反應(yīng)過程中能量變化：

（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是____________(填字母)。

A．△H＞0，△S＞0               B．△H＞0，△S＜0

C．△H＜0，△S＜0               D．△H＜0，△S＞0

（2）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為l L的密閉容器中，充入l mol CO₂和4mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如上圖2所示。

①從反應(yīng)開始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v(CO₂)＝         ；

H₂的轉(zhuǎn)化率w(H₂) =        。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝                。

③下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是       (填字母)。

A．升高溫度

B．將CH₃OH(g)及時(shí)液化抽出

C．選擇高效催化劑

（3）25℃，1.01×10⁵Pa時(shí)，16g液態(tài)甲醇完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出363.3kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________。

 

Answer 1

【答案】

（1） C   （2）①0.075mol·L^－1·min^－1   56.25%② 略, ③ B

（3）CH₃OH（l）+O₂ ＝CO₂(g)+2H₂O(l) △H＝－726.6 kJ·mol^-1

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以反應(yīng)是放熱反應(yīng)。根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，所以△S小于0，答案選C。

（2）①根據(jù)圖像可知，反應(yīng)進(jìn)行到10min是物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，則從反應(yīng)開始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v(CO₂)＝（1.0－0.25）mol/L÷10min＝0.075 mol·L^－1·min^－1；消耗氫氣的物質(zhì)的量濃度是（1.0－0.25）mol/L×3，則H₂的轉(zhuǎn)化率w(H₂) =。

②平衡時(shí)CO₂和氫氣的濃度分別是0.25mol/L和1.75mol/L，生成物甲醇和水的濃度都是0.75mol/L，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝

③正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。將CH₃OH(g)及時(shí)液化抽出，相當(dāng)于是降低生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；催化劑不能影響平衡狀態(tài)，所以答案選B。

（3）16g甲醇的物質(zhì)的量是0.5mol，燃燒放出363.3kJ的熱量，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式CH₃OH（l）+O₂ ＝CO₂(g)+2H₂O(l) △H＝－726.6 kJ·mol^-1。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)熱、熵變、反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及熱化學(xué)方程式的書寫

點(diǎn)評：該題是中等難度的試題，試題綜合性強(qiáng)，貼近高考。在注重對學(xué)生教材基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)，意在提高學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的應(yīng)試能力。