甲醇是重要的工业原料.煤化工可以利用煤炭制取水煤气从而合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).已知常温常压下反应的能量变化如图1所示: 

所属学校:学历教育 科目:高中化学 2024-08-06 12:04:34 高中化学

甲醇是重要的工业原料.煤化工可以利用煤炭制取水煤气从而合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).已知常温常压下反应的能量变化如图1所示:

1

化学键

H﹣H

H﹣O

O=O

键能kj/mol

436

x

496

③CO(g)+ 2 O2(g)=CO2(g)△H=﹣280kJ/molH2(g)+ 2 O2(g)=H2O(I)△H=﹣284kJ/molH2O(I)=H2O(g)△H=+44kJ/mol请回答下列问题:(1)甲醇气体分解为CO和H2两种气体这一反应的活化能为______kj/mol;(2)请写出表示气态甲醇燃烧热的热化学方程式______;(3)H﹣O的键能x值为______;(4)如图2:在一容积可变的密闭容器中充入10molCO气体和30molH2气体,当达到平衡状态A时,容器的体积为20L.如反应开始时仍充入10molCO和30molH2 , 则在平衡状态B时容器的体积V(B)=______L;(5)在甲、乙、丙三个不同密闭容器中按不同方式投料,一定条件下发生该反应(起始温度和起始体积相同,反应物和生成物反应前后均为气态).相关数据如表所示:

容器

相关条件

恒温恒容

绝热恒容

恒温恒压

反应物投料

1molCO、2molH2

1molCH3OH

1molCH3OH

平衡时容器体积

V(甲)

V(乙)

V(丙)

反应的平衡常数K

K(甲)

K(乙)

K(丙)

平衡时CH3OH的浓度/mol•L﹣1

C(甲)

C(乙)

C(丙)

平衡时CH3OH的反应速率/mol•L﹣1•min﹣1

v(甲)

v(乙)

v(丙)

则下列说法正确的是____________ .A.V(甲)>V(丙)B.K(乙)>K(丙)C.c(乙)>c(甲)D.v(甲)=v(丙)

【答案】

(1)510

(2)CH3OH(g)+ 1 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=﹣757kJ?mol﹣1

(3)462

(4)7

(5)BC

【解析】

CO(g)+

2H2(g)⇌

CH3OH(g)

起始(mol)

10

30

0

转化(mol)

8

16

8

平衡(mol)

2

14

8

设体积为VL,则有K= 4 =1,V=7L,所以答案是:7;(5)A.丙为甲醇的分解是气体体积增大的反应,所以丙恒温恒压,体积变大,甲恒温恒容,体积不变,所以,V甲<V丙 , 故A错误;B.合成甲醇是放热反应,其逆反应甲醇分解就是吸热的,乙绝热容器,丙恒温,所以乙反应后比丙温度低,向吸热方向进行的程度小,平衡时乙中甲醇浓度比丙高,CO和氢气浓度比丙低,K乙>K丙 , 故B正确;C.条件相同时,甲与乙是等效平衡.甲与乙容器体积相同,乙分解甲醇吸热导致乙比甲温度低,平衡向合成甲醇方向移动,平衡时甲醇浓度乙大于甲,即c乙>c甲 , 故C正确;D.甲与丙起始温度和起始体积相同,恒温条件下反应,丙在恒压条件下分解甲醇生成氢气和CO,平衡时体积比反应前大,即平衡时丙体积大于甲,则压强甲大于丙,所以υ甲>υ丙 , 故D错误.所以答案是:BC.【考点精析】关于本题考查的化学平衡的计算,需要了解反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%;产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%才能得出正确答案.

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