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14.实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源.目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),图1表示该反应过程中能量变化:

(1)关于该反应的下列说法中,正确的是C(填字母).
A.△H>0,△S>0          B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0          D.△H<0,△S>0
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3O(g)的浓度随时间变化如图2所示.
①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=0.075 mol/(L.min)
②该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}$
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是B(填字母)
A.升高温度  B.将CH3OH(g)及时液化抽出  C.选择高效催化剂
(3)25℃,1.01105Pa时,16g 液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1

分析 (1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0;
(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;
①依据化学平衡三段式列式计算判断;
②依据化学平衡常数的概念书写平衡常数计算式;
③依据化学反应的影响因素和条件逐项分析判断;
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;
B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量平衡正向进行;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,依据书写热化学方程式的方法写出该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1

解答 解:(1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0,
故答案为:C;
(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;则
①依据化学平衡列式计算为:
               CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 1        4        0           0
变化量(mol/L) 0.75     2.25     0.75      0.75
平衡量(mol/L) 0.25     1.75     0.75      0.75
CO2的平均反应速率v(CO2)=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol•L-1•min-1 ;故答案为:0.075 mol•L-1•min-1
②该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}$,故答案为:$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}$;
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是:
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;故A错误;
B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量,平衡正向进行,故B正确;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡,故C错误;
故选B;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇物质的量为0.5mol,完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,依据书写热化学方程式的方法写出该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1
故答案为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1

点评 本题考查了反应的焓变判断,热化学方程式的书写原则,电极反应和电池反应的分析书写,化学平衡的影响因素判断平衡移动方向,化学平衡的计算的应用,图象分析是关键.综合性较大,难度中等.

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物质
T/℃n/mol
T/℃
活性炭NOEF
T12.0000.0400.0300.030
T22.0050.0500.0250.025
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6.下列有关物质的保存方法,不正确的是(  )
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