Question

甲醇是一种重要的可再生能源，工业上可用CO和H₂合成。

（1）已知：CO(g)＋1/2O₂(g)＝CO₂(g)  △H＝—283 kJ·mol^—1

CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g) ＋2H₂O(l)  △H＝—725kJ·mol^—1

若要求得CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l)的△H，还需要知道反应（用化学方程式表示）                                 的焓变。

（2）在Cu₂O/ZnO做催化剂的条件下，将CO(g)和H₂(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH₃OH(g)，反应过程中，CH₃OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图。

根据题意回答下列问题：

①反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝        ；

升高温度，K值           （填“增大”、“减小”

或“不变”）。

②在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂) ＝                 。

③若其它条件不变，对处于Z点的体系，将体积压缩至原来的1/2，达到新的平衡后，下列有关该体系的说法正确的是            。

a．氢气的浓度与原平衡比减少        b．正、逆反应速率都加快

c．甲醇的物质的量增加              d．重新平衡时n(H₂) /n(CH₃OH)增大

④据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量的CO₂有利于维持Cu₂O的量不变，原因是：                                   （写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明）。

 

Answer 1

【答案】

（1）2H₂(g)＋O₂(g) ＝2H₂O(l)（只要写对反应式即给1分。没配平扣1分，没标明状态扣1分，若二者都存在只扣1分。）

（2）①； 减小。②0.2mol·L^—1·s^—1（没有单位或错扣1分）。③bc（各1分。填错一个倒扣1分，不出现负分。）。

④Cu₂O＋CO2Cu＋CO₂，体系中有CO₂可以抑制Cu₂O被还原。（3分。化学方程式给1分，文字说明給2分。若化学方程式用可逆号，文字说明只要从化学平衡角度回答都给分。若说明CO₂与Cu反应生成Cu₂O也给分。）

【解析】

试题分析：（1）所求反应中有H₂存在，CO₂和H₂O都是中间产物，结合盖斯定律，可推得还需要的反应为2H₂(g)＋O₂(g) ＝2H₂O(l)的焓变；

（2）①根据反应，其平衡常数表达式，结合图像，可知升高温度，甲醇含量降低，平衡向逆反应方向移动，说明该反应是放热反应，故升高温度，K值减小；

②在500℃，从反应开始到平衡，甲醇增加了0.4 mol，H₂消耗了0.8 mol，则氢气的平均反应速率v(H₂)= =0.2 mol·L^—1·s^—1；

③Z点处于平衡状态，将体积压缩至原来的1/2，相当于加压了，平衡正向移动，依次进行解答；

a、各物质的浓度均比原来增大了，错误；

b、浓度增大导致正、逆反应速率都加快，正确；

c、因平衡正向移动，甲醇的物质的量增加，正确；

d、因平衡正向移动，氢气减少，甲醇增加，所以n(H₂) /n(CH₃OH)将减小，错误；

④二氧化碳有利于抑制反应 Cu₂O+CO2Cu+CO₂向正反应方向移动，维持Cu₂O的量不变，。

考点：考查盖斯定律，化学平衡常数，化学平衡移动影响因素。