Question

2009年12月7日～18日在丹麥?zhǔn)锥几绫竟�根召開(kāi)了世界氣候大會(huì)，商討《京都議定書(shū)》一期承諾到期后的后續(xù)方案，即2012年至2020年的全球減排協(xié)議，大會(huì)倡導(dǎo)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟(jì)”，降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂，引起了各國(guó)的普遍重視．過(guò)渡排放CO₂會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，科學(xué)家正在研究如何將CO₂轉(zhuǎn)化為可利用的資源．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），圖1表示該反應(yīng)過(guò)程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化：
（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法中，正確的是

 

（填字母）．
A．△H＞0，△S＞0
B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜O
D．△H＜0，△S＞0
（2）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在1L固定體積的密閉容器中，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），經(jīng)測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=

 

．
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
③下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是

 

．（填字母）
A．升高溫度
B．將CH₃OH（g）及時(shí)液化抽出
C．選擇高效催化劑
D．再充入1molCO₂和3molH₂
（3）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362.9kJ的熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,焓變和熵變,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)反應(yīng)和圖象1分析判斷：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），氣體的物質(zhì)的量減少，反應(yīng)是熵減少的反應(yīng)△S＜0；反應(yīng)物能量高于生成物的能量，判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0；
（2）二氧化碳是反應(yīng)物隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大；10nim內(nèi)達(dá)到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L；
①根據(jù)c=

△c

△t

計(jì)算△c（CO₂）；
②平衡常數(shù)等于生成物的濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪之積除以反應(yīng)物的濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪之積，
③依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的影響因素和條件逐項(xiàng)分析判斷：
A、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行；
B、將CH₃OH（g）及時(shí)液化抽出，減小生成物的量平衡正向進(jìn)行；
C、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學(xué)平衡；
D、再充入l molCO₂和3molH₂，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行；
（3）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362.9kJ的熱量，則1mol甲醇完全燃燒恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出熱量=362.9kJ×

1mol×32g/mol

16g

=726.6kJ，依據(jù)書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的方法寫(xiě)出甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）依據(jù)反應(yīng)和圖象分析判斷：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），氣體的物質(zhì)的量減少，反應(yīng)是熵減少的反應(yīng)△S＜0；反應(yīng)物能量高于生成物的能量，判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：C；
（2）二氧化碳是反應(yīng)物隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大；10nim內(nèi)達(dá)到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L，則：
①v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min）；
故答案為：0.075mol/（L?min）；
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

，
故答案為：

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

；
③措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是：
A、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行；故A錯(cuò)誤；
B、將CH₃OH（g）及時(shí)液化抽出，減小生成物的量，平衡正向進(jìn)行，故B正確；
C、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學(xué)平衡，故C錯(cuò)誤；
D、再充入l molCO₂和4molH₂，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，故D正確；
故選：BD；
（3）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362.9kJ的熱量，則1mol甲醇完全燃燒恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí)，放出熱量
=362.9kJ×

1mol×32g/mol

16g

=725.8kJ，故甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ?mol^-1；
故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.8 kJ?mol^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了反應(yīng)的焓變判斷，熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，化學(xué)平衡的影響因素，化學(xué)平衡的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)等，圖象分析是關(guān)鍵，難度中等．