Question

目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實驗，在體積為2L的密閉容器中，充入2molCO₂和6molH₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖1

（1）從反應(yīng)開始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=

 

mol/（L?S）．
（2）下列措施中能使CO₂的轉(zhuǎn)化率增大的是（填寫字母代號）

 

．
A．加入催化劑
B．升高溫度
C．恒容充入He（g），使體系壓強增大
D．再充入1molCO₂和3molH₂
（3）下列說法正確的是（填字母代號）

 

．
A．反應(yīng)進(jìn)行到3S時達(dá)到平衡
B．只有平衡時有v（CO₂）/v（H₂）=1：3
C．反應(yīng)進(jìn)行到3S時濃度關(guān)系為c（CH₃OH）=c（CO₂）
D．2molCO₂和6molH₂反應(yīng)達(dá)到平衡時放熱73.5kJ
（4）高甲醇分子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是
①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）；△H=+49.0kJ?mol^-1
②CH₃OH（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）；△H=-192.9kJ?mol^-1
下列說法正確的是

 

．
A．CH₃OH的燃燒熱為192.9kJ?mol^-1
B．CH₃OH轉(zhuǎn)變成H₂的過程一定要吸收能量
C．反應(yīng)②中的能量變化如圖2
D．根據(jù)②推知反應(yīng)：
CH₃OH（1）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）的△H＜-192.9kJ?mol^-1．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

來計算；
（2）根據(jù)影響化學(xué)平衡移動的因素判斷；
（3）根據(jù)化學(xué)平衡特征判斷；
（4）利用蓋斯定律，判斷各選項．

解答： 解：（1）從反應(yīng)開始到平衡，CO₂的平均速率v（CO₂）=

△c

△t

=

(1-0.25)mol/L

10s

=0.075mol/（L?s），故答案為：0.075；
（2）A、催化劑不影響化學(xué)平衡的移動，CO₂轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；
B、△H＜0，正反應(yīng)方向放熱，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，CO₂轉(zhuǎn)化率降低，故B錯誤；
C、恒容充入He（g），化學(xué)平衡不移動，CO₂轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；
D、再充入1molCO₂和3molH₂，體系壓強增大，由于正反應(yīng)方向，為氣體體積減小的方向，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，CO₂轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故選D；
（3）A．反應(yīng)進(jìn)行到10s時達(dá)到平衡，故A錯誤；
B．不是化學(xué)平衡狀態(tài)也有可能v（CO₂）/v（H₂）=1：3，故B錯誤；
C．反應(yīng)進(jìn)行到3S時圖1中兩條曲線相交，即c（CH₃OH）=c（CO₂），故C正確；
D．根據(jù)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1可知：1molCO₂（完全轉(zhuǎn)化時，放出49.0kJ熱量，根據(jù)圖1可知，CO₂轉(zhuǎn)化了（1mol/L-0.25mol/L）×2L=1.5mol，則放出1.5mol×（-49.0kJ?mol^-1）=73.5kJ，故D正確；
故選CD；
（4）A、反應(yīng)②甲醇反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的焓變是-192.9kJ/mol；而1 mol CH₃OH充分燃燒生成二氧化碳和水放出的熱量大于192.9 kJ，即燃燒熱大于192.9kJ?mol^-1，故A錯誤；
B、CH₃OH轉(zhuǎn)變成H₂的過程按照反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，按照②反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以不一定要吸收能量，故B錯誤；
C、圖中表示的是放熱反應(yīng)，而反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，符合題意，故C正確；
D、CH₃OH（l）燃燒放出熱量小于192.9kJ，由于反應(yīng)放熱，△H＜0，故CH₃OH（1）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）的△H＞-192.9kJ?mol^-1，故D錯誤；故選C．

點評：考查方程式書寫、反應(yīng)速率計算、平衡狀態(tài)特征等，難度不大；解化學(xué)平衡圖象題要注意“四看”：一看點：看起點、交點、拐點等；二看線：看線的走向和變化趨勢：三看面：看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)表示的物理量；四看要不要作輔助線：看是否需要作等溫線或等壓線．