Question

為實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟(jì)”的一項(xiàng)課題是如何將CO₂轉(zhuǎn)化為可利用資源．（相對(duì)原子質(zhì)量 C-12  H-1  O-16）
（1）25℃，1.01×10⁵Pa時(shí)，16g液態(tài)甲醇（CH₃OH）完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出熱量363.3kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）目前，工業(yè)上常用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的密閉恒容容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

；
②從反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí)，CH₃OH的平均反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

 

（注明單位）；H₂的轉(zhuǎn)化率=

 

；
③下列說(shuō)法中，能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
A．每消耗1mol CO₂的同時(shí)生成1mol CH₃OH
B．CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O的物質(zhì)的量的比為1：3：1：1
C．容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變
D．容器中氣體的密度不再改變
④下列措施中，能使上述平衡狀態(tài)向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是

 

．
A．升高溫度       B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．使用高效催化劑  D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）25℃，1.01×10⁵Pa時(shí)，16g 液態(tài)甲醇完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出363.3kJ的熱量，依據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的方法寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.6 kJ?mol^-1；
（2）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計(jì)算；
②根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算，根據(jù)氫氣的平衡濃度判斷轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，進(jìn)而可計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
③根據(jù)化學(xué)處于平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各組成成分不變，以及有關(guān)物理量與平衡移動(dòng)的關(guān)系作判斷；
④根據(jù)平衡移動(dòng)的影響因素及化學(xué)方程式判斷．

解答： 解：（1）25℃，1.01×10⁵Pa時(shí)，16g 液態(tài)甲醇物質(zhì)的量為0.5mol，完全燃燒，當(dāng)恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出363.3kJ的熱量，依據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的方法寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.6 kJ?mol^-1；
故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.6 kJ?mol^-1；
（2）①平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
②CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
開(kāi)始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，CH₃OH的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075 mol?L^-1?min^-1，
氫氣的轉(zhuǎn)化率=

2.25

3

=75%，
故答案為：0.075 mol?（L?min）^-1；75%；
③A．消耗1mol CO₂和生成1mol CH₃OH，都是正反應(yīng)方向，不能明確正逆反應(yīng)速率的關(guān)系，故不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O的物質(zhì)的量的比與反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)無(wú)直接關(guān)系，故B錯(cuò)誤；
C．由于該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，在反應(yīng)到達(dá)平衡的過(guò)程中，壓強(qiáng)是不斷減小的，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，故C正確；
D．由于該反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行，氣體質(zhì)量守恒，所以密度也守恒，故容器中氣體的密度不再改變不能斷送反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故選C；
④A、由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、CH₃OH（g）是生成物，將其從體系中分離出來(lái)可以使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故B正確；
C、催化劑對(duì)平衡移動(dòng)沒(méi)有影響，故C錯(cuò)誤；
D、恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)于給原體系加壓，由于反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，故平衡正向移動(dòng)，故D正確；
故選BD．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了熱化學(xué)方程式、反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、影響平衡移動(dòng)的因素，考點(diǎn)較多，有一定的綜合性，中等難度．