Question

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，已知CO中的C与O之间为三键连接，甲醇分

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，已知CO中的C与O之间为三键连接，甲醇分子中的化学键全部为单键，某些化学键的键能数据如下表： 化学键 C-C C-H H-H C-O C≡O H-O 键能/KJ?mol-1 348 413 436 358 1072 463请回答下列问题：（1）工业制备甲醇的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=______；（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积为2L的密闭容器内充入1mol CO和2mol H2，加入合适的催化剂（体积变化忽略不计）后在250℃开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下： 反应时间/min 0 5 10 15 20 25 压强/MPa 12.6 10.8 9.5 8.7 8.4 8.4则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率=______，该温度下的化学平衡常数K=______，若升高温度则K值______（填“增大”、“减小”、或“不变”）；在______（填“较高”、或“较低”）温度下有利于该反应的自发进行．（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是______（填字母代号）A．容器内气体的平均相对分子量保持不变　　　　 　B.2ν（H2）正=ν（CH3OH）逆C．容器内气体的压强保持不变 D．容器内气体的密度保持不变．

Answer 1

（Ⅰ）（1）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g），反应的焓变可以根据反应物的总键能和生成物的总键能计算得到，焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和，依据图表提供的化学键的键能计算得到，）△H═1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=-116 kJ?mol^-1，
故答案为：-116 kJ?mol^-1；
（2）从反应开始到20min时，设CO的浓度变化量是x，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始浓度（mol/L）：0.5     1          　　　　  0
变化浓度（mol/L）：x      2x          　　　　  x
平衡浓度（mol/L）：0.5-x  1-2x       　　　　  x
根据反应前后压强之比等于物质的量之比，则

3

3?4x

=

12.6

8.4

，解得x=0.25mol/L，
从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率v=

△c

△t

=

0.25mol/L

20min

=0.0125mol/（L?min），
平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

=

0.25mol/L

0.25mol/L×(0.5mol/L)2

=4，
对于该放热反应，温度升高，化学平衡常数会减小；根据△G=△H-T△S可知，该反应为熵减的反应，所以T傎越小，△G＜0的可能性就越大，所以要反应自发进行，最好要在低温下，
故答案为：0.0125mol/（L?min）；4；减小；较低；
（3）反应是气体体积减小的放热反应，依据平衡移动原理分析判断
A．容器内气体的平均相对分子质量数值上等于气体的平均摩尔质量等于总质量除以总物质的量，质量是守恒的保持不变，但是n变化，当气体的平均摩尔质量不变了，证明达到平衡，故A正确，
B．v（H₂）_正=2v（CH₃OH）_逆才能说明正逆反应速率相等，化学反应达到平衡，故B错误；
C．反应是前后气体体积变化的反应，容器中气体的压强保持不变，证明达到了平衡，故C正确；
 D．该反应在恒容条件下进行，反应前后气体质量守恒，所以反应过程中密度始终保持不变，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故选AC．