Question

【題目】(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶劑和替代燃料，工業(yè)上用CO和H2在一定條件下制備CH3OH的反應為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入2molCO和4molH2，一定條件下發(fā)生上述反應，測得CO(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖一所示。

①從反應開始到5min，用一氧化碳表示的平均反應速率v(CO)=____________。

②下列說法正確的是____________(填字母序號)。

A．達到平衡時，H2的轉化率為65%

B．5min后容器中混合氣體的平均相對分子質量不再改變

C．達到平衡后，再充入氬氣，反應速率減小

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)

(2)碳與水蒸氣反應制取H2的相關反應如下：

Ⅰ：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H= - 43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △H= - 178.3kJ/mol

計算反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=__________kJ/mol；

若K1、K2、K3分別為反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數，該平衡常數K=__________(用K1、K2、K3表示)。

②對于可逆反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s)+2H2(g)，采取以下措施可以提高H2產率的是________。(填字母)

A．降低體系的溫度 B．壓縮容器的體積

C．增加CaO的量 D．選用適當的催化劑

Answer 1

【答案】 0.3mol/(L·min) B -90.3 K1·K2·K3 A

【解析】(1). ①. 由圖象可知，從反應開始到5min，CO濃度的變化量為2mol/L0.5mol/L=1.5mol/L，則從反應開始到5min，用一氧化碳表示的平均反應速率v(CO)=1.5mol/L÷5min=0.3mol/(Lmin)，故答案為：0.3mol/(Lmin)；

②. A. 根據三段式法列式計算：

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，

起始（mol）： 2 4 0

轉化（mol）： 1.5 3 1.5

平衡（mol）： 0.5 1 1.5，達到平衡時，H2的轉化率=×100%=×100%=75%，故A錯誤；B. 由反應方程式可知，反應前后氣體質量不變，氣體物質的量變化，5min后反應達到平衡狀態(tài)，容器中混合氣體的平均相對分子質量不再改變，故B正確；C. 達到平衡后，再充人氬氣，總壓增大，但分壓不變，所以反應速率不變，故C錯誤；D. 在2min前后反應未達到平衡狀態(tài)，由圖可知，反應正向進行，v(正)>v(逆)，故D錯誤；答案選B；

(2). ①. 由蓋斯定律可知，I＋II＋III得反應：C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，則該反應的△H等于反應I、Ⅱ、Ⅲ的△H之和，所以反應△H=(＋131.0kJ/mol)＋(43kJ/mol)＋(178.3kJ/mol)=90.3kJ/mol，平衡常數K等于I、Ⅱ、Ⅲ的K之積，即K=K1×K2×K3，故答案為：90.3；K1K2K3；

②. A. 可逆反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)為放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，H2產率增大，故A正確；B. C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)為反應前后氣體體積不變的可逆反應，縮小容器的體積，壓強增大，平衡不移動，H2產率不變，故B錯誤；C. 因為CaO是固體，增加CaO的量，平衡不移動，H2產率不變，故C錯誤；D. 選用適當的催化劑，平衡不移動，H2產率不變，故D錯誤；答案選A。