Question

【题目】开发、使用清洁能源发展“低碳经济”，正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

（1）已知：①2CH3OH（1）+ 3O2（g）= 2CO2（g）+ 4H2O（g）ΔH1 = –1275.6 kJ·mol– 1

②2CO（g）+ O2（g）= 2CO2（g） ΔH2 = –566.0 kJ·mol– 1

③H2O（g）= H2O（1） ΔH3 = –44.0 kJ·mol– 1

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：___________________。

（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4（g）+ H2O（g）CO（g）+ 3H2（g）

①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则，Pl _______P2；A、B、C三点处对应平衡常数（KA、KB、KC）的由大到小的顺序为__________。（填“<”、“>”“=”）

②100℃时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为100 L的反应室，如果5min达到平衡时CH4的转化率为0.5，则v(H2)=________________100℃时该反应的平衡常数K =_________。反应达到平衡的标志是：_____________。

A．容器内气体密度恒定

B．单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 mol H2

C．容器的压强恒定

D．3v正（CH4）= v逆（H2）

③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有________(填编号)。

A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入CH4气体 D.使用合适的催化剂

Answer 1

【答案】CH3OH（l）+ O2（g）= CO（g）+ 2H2O（l） ΔH = –442．8 kJ·mol – 1 < KC> KB >KA 0.003mol/L·min 2.25×10– 4 CD B

【解析】

根据盖斯定律分析热化学方程式的书写和热量的计算，根据平衡的三段式计算平衡时的数据和平衡常数、速率等，根据条件对平衡的影响进行分析。

(1)根据盖斯定律分析，热化学方程式 ①2CH3OH（1）+ 3O2（g）= 2CO2（g）+ 4H2O（g）ΔH1 = –1275.6 kJ·mol– 1，②2CO（g）+ O2（g）= 2CO2（g） ΔH2 = –566.0 kJ·mol– 1，③H2O（g）= H2O（1） ΔH3 = –44.0 kJ·mol– 1分析，有（①-②+③×4）/2得热化学方程式 CH3OH（l）+ O2（g）= CO（g）+ 2H2O（l） ΔH =（-1275.6+566-44×4）kJ/mol/2= –442．8 kJ·mol – 1；

(2) ①温度不变，随着压强增大，平衡逆向移动，甲烷的平衡转化率减小，所以P1<P2；

随着温度升高，平衡转化率增大，说明平衡常数变大，所以平衡常数的关系为KC> KB >KA ；

②甲烷的消耗量为0.5mol，则根据方程式分析生成1.5mol氢气，则氢气表示反应速率为=mol/(L·min)=0.003mol/(L·min)；

CH4（g）+ H2O（g）CO（g）+ 3H2（g）

起始物质的量1 2 0 0

改变物质的量0.5 0.5 0.5 1.5

平衡物质的量0.5 1.5 0.5 1.5

平衡常数为=2.25×10–4；

A．该反应全为气体，容器的体积不变，所以容器内气体密度始终不变，所以密度恒定不能说明反应达到平衡，故错误；B．单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 mol H2 都表示正反应速率，不能说明反应达到平衡，故错误；C．容器的压强恒定可以说明反应体系中气体总物质的量不变，说明反应达到平衡，故正确；D．3v正（CH4）= v逆（H2）可以说明正逆反应速率相等，则能说明反应到平衡，故选CD。

③A.升高温度平衡正向移动，体系中气体物质的量增加，故错误；B.缩小容器体积，反应速率加快，平衡逆向移动，气体物质的量减小，故正确；C.再充入CH4气体，反应速率增加，平衡正向移动，气体物质的量增加，故错误；D.使用合适的催化剂，反应速率加快，但平衡不移动气体物质的量不变，故错误。故选B。