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【题目】甲醇是一种重要的化工原料,又是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景。

(1)已知:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,

2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1

工业上常以甲醇为原料制取甲醛,请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式:________________________________________________________________________

(2)在一容积为2L的密闭容器内,充入0.2molCO与0.4molH2发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。 CO的平衡转化率与温度,压强的关系如图所示。

①A,B两点对应的压强大小关系是PA________PB(填“>,<,=”)

②下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是___________(填代号)

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b.CH3OH的体积分数不再改变

c.混合气体的密度不再改变 d.气体的平均相对分子质量和压强不再改变

③在P1压强、T1°C时,该反应的平衡常数K=_________(填计算结果)

④T1°C、1L的密闭容器内发生上述反应,测得某时刻各物质的物质的量如下:CO:0.1mol, H2 :0.2mol, CH3OH:0.2mol。此时v ________ v(填> 、 < 或 =)。

【答案】2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol < bd 100 >

【解析】

根据盖斯定律进行判断;根据影响化学平衡移动的因素进行判断,根据三段式进行计算化学平衡常数。

(1)根据盖斯定律,反应2CH3OH(g)十O2 (g)===2HCHO(g)+ 2H2O(g)可由已知两个反应⑴CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H=+84kJmol1,(2) 2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) △H=484kJmol1,⑴2+(2)得到,所以该反应的焓变△H=+84 kJmol-12+(一484 kJmol-l)=-316 kJmol-1。CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式: 2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。答案:2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) △H=-316kJ/mol。

(2)根据反应前后化学计量数可知,温度相同时,压强增大,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,由图可知,B点CO的平衡转化率大于A点,故A、B两点对应的压强大小关系是pA<pB答案:<。

②a.H2的消耗速率与CH3OH生成速率方向相同,所以H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍时,不能说明反应能达到化学平衡状态,故a错误;CH3OH的体积分数不再改变,说明正逆反应速率相等,能说明反应能达到化学平衡状态,故b正确;反应前后气体的气体的总质量不变,容器的体积不变,则气体的密度自始至终不变,密度不变不能说明反应能达到化学平衡状态,故c错误;d.由 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)知气体的平均相对分子质量M=m/n所以平均相对分子质量不变,说明化学反应达到平衡,两边计量数不等,所以压强不再说明化学反应达到平衡,故d正确;答案选bd。

③ 已知在压强p1、温度T1时,CO的平衡转化率为0.5,则建立如下三段式:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol/L)0.1 0.2 0

转化(mol/L)0.05 0.1 0.05

平衡(mol/L)0.05 0.1 0.05

故T1时该反应的平衡常数K=0.05/0.050.12=100。答案:100.

反应的浓度熵Qc=0.1//0.050.12=200> K=100,故此时平衡正向移动,则v>v答案:>。

练习册系列答案
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