Question

【题目】甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3

（1）已知相关的化学键键能数据如下：

化学键	H－H	C－O		H－O	C－H
E/（kJ·mol－1）	436	343	1076	465	413

由此计算△H1=______kJ·mol－1（用数值表示），则△H3=______kJ·mol－1（用△H1和△H2表示）。

（2）向恒温、恒容密闭容器中充入一定量的CO(g)和H2(g)进行①反应，下列能说明反应达到平衡状态的是_____（填编号，下同）。

a．体系压强保持不变

b．v正(CO) = v逆(H2)

c．CO与CH3OH的物质的量之比保持不变

d．每消耗1molCO的同时生成1molCH3OH

e．混合气体的密度保持不变

（3）向同温、同体积的甲、乙、丙三个密闭容器中分别充入气体进行①反应。甲容器：2mol H2和1molCO；乙容器：1mol H2和0.5mol CO；丙容器：1mol CH3OH。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系正确的是________。

a．转化率：甲>乙 b．反应放出的热量数值Q：Q甲 = 2Q乙

c．CO的质量m：m甲= m丙> 2m乙 d．容器内压强P：P甲=P丙<2P乙

Answer 1

【答案】－99 △H2－△H1 ac ad

【解析】

（1）利用键能计算，△H1=反应物的总键能-生成物的总键能，反应②-反应①即得△H3。

（2）a．反应前后气体分子数不等，体系压强保持不变，则达平衡状态；

b．CO与H2的化学计量数不等，则v正(CO) = v逆(H2)不是平衡状态；

c．只要平衡移动，CO与CH3OH的物质的量之比发生改变，现比值保持不变，则达平衡状态；

d．不管反应是否达到平衡，每消耗1molCO的同时生成1molCH3OH，C不一定达平衡状态；

e．气体的质量不变、容器的体积不变，混合气体的密度始终不变，e不一定达平衡状态。

（3）a．甲的浓度为乙的二倍，则甲相当于乙加压，平衡正向移动，则转化率甲>乙，a正确；

b．甲中气体的物质的量是乙的二倍，且平衡正向移动，所以反应放出的热量数值Q甲 > 2Q乙 ，b错误；

c．甲与丙是等效平衡，CO的质量m甲= m丙；甲中气体的物质的量是乙的二倍，且平衡正向移动，则m甲<2m乙，c错误；

d．甲与丙是等效平衡，容器内压强P甲=P丙；乙相当于甲的体积减为原来的一半，则平衡正向移动，P甲<2P乙，d正确。

（1）利用键能进行计算，△H1=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ/mol=-99kJ/mol；

反应②-反应①即得△H3=(△H2－△H1)kJ/mol。答案为：－99；△H2－△H1；

（2）a．反应前后气体分子数不等，体系压强保持不变，则达平衡状态；

b．CO与H2的化学计量数不等，则v正(CO) = v逆(H2)不是平衡状态；

c．只要平衡移动，CO与CH3OH的物质的量之比发生改变，现比值保持不变，则达平衡状态；

d．不管反应是否达到平衡，每消耗1molCO的同时生成1molCH3OH，C不一定达平衡状态；

e．气体的质量不变、容器的体积不变，混合气体的密度始终不变，e不一定达平衡状态。

故ac能说明反应达平衡状态。答案为：ac；

（3）a．甲的浓度为乙的二倍，甲相当于乙加压，平衡正向移动，则转化率甲>乙，a正确；

b．甲中气体的物质的量是乙的二倍，且平衡正向移动，所以反应放出的热量数值Q甲 > 2Q乙 ，b错误；

c．甲与丙是等效平衡，CO的质量m甲= m丙；甲中气体的物质的量是乙的二倍，且平衡正向移动，则m甲<2m乙，c错误；

d．甲与丙是等效平衡，容器内压强P：P甲=P丙；乙相当于甲的体积减为原来的一半，则平衡正向移动，P甲<2P乙，d正确。

故ad正确。答案为：ad。