Question

【题目】甲醇是重要的化工原料。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=-58 kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3=+41 kJ/mol

回答下列问题：

（1）CO2的电子式是 。

（2）△H1= kJ/mol，①反应正向的熵变△S 0(填＞、＜或＝)。

（3）在容积为2L的密闭容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应)，在其他条件不变时，温度T1、T2对反应的影响图像如图，下列说法正确的是__________(填序号)

①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为：v(CH3OH)=nA/tA mol/(L·min)

②当v(CH3OH) = v(H2O)时，说明反应达到平衡

③混合气体的平均相对分子质量A点大于B点

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时n(H2)与n(CH3OH)比值增大

（4）在T1温度时，将2molCO2和6molH2充入2L密闭容器中，充分反应(上述②反应)达到平衡后，若CO2转化率为50%，，则容器内的压强与起始压强之比为__________；T1温度，反应CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常数数值为__________。

Answer 1

【答案】（1）；

（2）-99；＜

（3）③④

（4）3：4；6.75或27/4

【解析】

试题分析：（1）CO2的电子式为，故答案为：；

（2）①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1，②CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-58 kJ/mol，③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3=+41 kJ/mol，根据盖斯定律：反应②-反应③=反应①，故△H1=△H2-△H3=-99 kJ/mol，反应①中气体的物质的量减少，属于熵减小的反应，故答案为：-99；＜；

（3）①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为：v(CH3OH)==nA/2tA mol/(L·min)，错误；②根据CO2+3H2CH3OH+H2O，如何时刻都存在v(CH3OH) = v(H2O)时，不能说明反应达到平衡，错误；③该反应属于气体的物质的量减少的反应，甲醇的物质的量越多，混合气体的物质的量越少，混合气体的平均相对分子质量越大，混合气体的平均相对分子质量A点大于B点，正确；④处于A点的反应体系从T1变到T2，平衡向逆反应方向移动，达到平衡时n(H2)与n(CH3OH)比值增大，正确；故选③④；

（4）温度T2先达到平衡，则温度T2＞T1，又温度高时平衡状态CH3OH的物质的量少，则说明升高温度，可逆反应CO2+3H2CH3OH+H2O向逆反应方向移动，故正反应为放热反应；

CO2转化率为50%，转化的二氧化碳为1mol，则：

CO2 (g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始(mol)：2 6 0 0

变化(mol)：1 3 1 1

平衡(mol)：1 3 1 1

相同条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强与起始压强之比为==，平衡常数===，CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常数与CO2+3H2CH3OH+H2O的平衡常数互为倒数，因此CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常数=，故答案为：；。