Question

目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗，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：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）從反應開始到平衡，CO₂的平均反應速率v（CO₂）=

 

mol/（L?S）．
（2）下列措施中能使CO₂的轉化率增大的是（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．反應進行到3S時達到平衡
B．只有平衡時有v（CO₂）/v（H₂）=1：3
C．反應進行到3S時濃度關系為c（CH₃OH）=c（CO₂）
D．2molCO₂和6molH₂反應達到平衡時放熱73.5kJ
（4）高甲醇分子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是
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轉變成H₂的過程一定要吸收能量
C．反應②中的能量變化如圖2
D．根據(jù)②推知反應：
CH₃OH（1）+

1

2

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

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,反應熱和焓變,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)反應速率v=

△c

△t

來計算；
（2）根據(jù)影響化學平衡移動的因素判斷；
（3）根據(jù)化學平衡特征判斷；
（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、催化劑不影響化學平衡的移動，CO₂轉化率不變，故A錯誤；
B、△H＜0，正反應方向放熱，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CO₂轉化率降低，故B錯誤；
C、恒容充入He（g），化學平衡不移動，CO₂轉化率不變，故C錯誤；
D、再充入1molCO₂和3molH₂，體系壓強增大，由于正反應方向，為氣體體積減小的方向，化學平衡向正反應方向移動，CO₂轉化率增大，故D正確；
故選D；
（3）A．反應進行到10s時達到平衡，故A錯誤；
B．不是化學平衡狀態(tài)也有可能v（CO₂）/v（H₂）=1：3，故B錯誤；
C．反應進行到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（完全轉化時，放出49.0kJ熱量，根據(jù)圖1可知，CO₂轉化了（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②甲醇反應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轉變成H₂的過程按照反應①是吸熱反應，按照②反應是放熱反應，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，而反應②是放熱反應，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、反應速率計算、平衡狀態(tài)特征等，難度不大；解化學平衡圖象題要注意“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：看清橫坐標和縱坐標表示的物理量；四看要不要作輔助線：看是否需要作等溫線或等壓線．