Question

【題目】二氧化碳是用途非常廣泛的化工基礎原料，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當溫度在250°C-300°C范圍時，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，2CO(g) C(s)+CO2(g).

①下列能說明該反應達到平衡的是______________。

A 容器內混合物的質量不變

B CO和CO2的物質的量之比不再變化

C 混合氣體的平均摩爾質量不再變化

D 生成amo1CO2的同時消耗2amol.CO

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

③向容積可變的某恒壓容器中通入amolCO，T°C時反應經(jīng)過10min達平衡，CO的體積分數(shù)為75%。CO的平衡轉化率為________。在容積改變的條件下，反應速率可用單位時間內反應物成生成物的物質的量變化來表示，則0-10min內平均反應速率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等 BC 放熱 40% 0.02a molmin1

【解析】

（1）根據(jù)已知方程式構建目標方程式，根據(jù)蓋斯定律計算CH3OH的燃燒熱；

（2）①溫度超過250℃時，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，應該使平衡正向移動；

（3）①根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；

②向某恒容容器中通入一定量的CO發(fā)生上述反應2CO(g)C(s)+CO2(g)，溫度越高，反應速率越快，達到平衡的時間越短，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；

③根據(jù)三段式進行計算CO的平衡轉化率；根據(jù)反應速率可用單位時間內反應物或生成物的物質的量變化來表示信息進行計算010min內平均反應速率。

（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，當溫度在250℃300℃范圍時，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，應該使平衡正向移動，因為正反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，乙酸的平衡產(chǎn)率提高；增大壓強，平衡正向移動，乙酸的平衡產(chǎn)率提高；
故答案為：升高溫度或增大壓強等；
（3）①該反應2CO(g)C(s)+CO2(g)為反應前后氣體體積變化的反應，

A. 反應前后混合物的質量始終不變，則容器內混合物的質量不變，不能作為判斷平衡的依據(jù)，故A錯誤；
B. 隨著反應的進行，CO的物質的量逐漸減小，CO2的物質的量逐漸增大，則CO和CO2的物質的量之比逐漸減小，則當CO和CO2的物質的量之比不再變化時，說明CO和CO2的量不再改變，即各物質的濃度、百分含量不變，能判斷達到平衡狀態(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，則平衡正向進行時，混合氣體的平均摩爾質量越接近于二氧化碳的摩爾質量，平均摩爾質量為變化的量，當混合氣體的平均摩爾質量不再變化時，能判斷達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D. 生成a molCO2的同時消耗2a mol.CO，二者均表示正反應速率，不能說明正逆反應速率相等，則不能作為判斷平衡的依據(jù)，故D錯誤；
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2CO(g)C(s)+CO2(g)，溫度越高，反應速率越快，達到平衡的時間越短，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，說明正反應方向為放熱反應；
故答案為；放熱；
③向容積可變的某恒壓容器中通入amolCO，T°C時反應經(jīng)過10min達平衡，CO的體積分數(shù)為75%.CO的平衡轉化率為，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
達平衡時，CO的體積分數(shù)為75%，所以，解得x=0.2a，則CO的平衡轉化率=；
在容積改變的條件下，反應速率可用單位時間內反應物或生成物的物質的量變化來表示，則010min內平均反應速率；

故答案為：40%；0.02a molmin1。