(2014•长沙模拟)工业上通常采用CO(g)和H2(g)催化合成甲醇CH3OH(g).

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  • 解题思路:(1)根据已知热化学方程式,结合盖斯定律计算求反应热,再写方程式;

    (2)根据三行式计算化学反应的平衡常数,根据Qc和K的关系判断化学反应的方向;

    (3)根据化学平衡状态的特征:逆、定、动、变、等来回答判断;反应达到平衡时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不再发生改变,由此衍生的一些物理量也不再发生变化;

    (4)A、甲、丙相比较,把甲等效为开始加入1molCH3OH,丙中甲醇的物质的量为甲的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),平衡向生成甲醇的方向移动;

    B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化129kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,计算反应热数值,据此判断;

    C、比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),平衡向生成甲醇的方向移动;

    D、甲、乙处于相同的平衡状态,则α12=1,由C的分析可知α2>α3,据此判断.

    (1)①2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1

    ②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1

    ③2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ•mol-1

    根据盖斯定律:①×

    1/2]+②-③×[1/2]得:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H=-128.8 kJ•mol-1

    故答案为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g);△H=-128.8.0 kJ•mol-1

    (2)CO(g)+2H2(g)

    CH3OH(g)

    起始浓度:[10a/V][20a/V] 0

    转化浓度:0.6×[10a/V]1.2×[10a/V] 0.6×[10a/V]

    平衡浓度:0.4×[10a/V] 0.8×[10a/V] 0.6×[10a/V]

    k=

    3

    32a2,若此时再向该容器中投入10mol CO.20a mol H2和10a mol CH3OH,则Qc<K,所以平衡移动的方向是正方向移动,由于一氧化碳不能完全转化为生成物,与原平衡相比,CO的物质的量浓度增大,

    故答案为:

    3

    32a2;向正反应方向;增大;

    (3)A.无论是否达到平衡状态,气体的质量不变,容器的体积不变,则混合气体的密度不变,故A错误;

    B.混合气体的平均相对分子质量不变,说明反应达到平衡状态,故B正确;

    C.v(H2)=2v(CO)才能证明正逆反应速率相等,故C错误;

    D.容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1,不能说明反应达到平衡状态,故D错误;

    E.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化,说明反应达到平衡状态,故E正确.

    故答案为:BE;

    (4)由题目可知生成1molCH3OH的能量变化128.8kJ,甲、乙平衡状态相同,令平衡时甲醇为nmol,对于甲容器,a=12,8.8n,对于乙容器b=128.8(1-n),故a+b=128.8,甲、乙处于相同的平衡状态,则α12=1,由C的分析可知α2>α3,所以a1+a3<1,比较乙、丙可知,丙中甲醇的物质的量为乙的2倍,压强增大,对于反应CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g),平衡向生成甲醇的方向移动,故2p2>p3

    故答案为:128.8;<;>.

    点评:

    本题考点: 热化学方程式;化学平衡建立的过程;化学平衡的影响因素;化学平衡状态的判断.

    考点点评: 本题考查较为综合,涉及盖斯定律的应用、化学平衡的计算、平衡状态的判断、平衡常数的计算与运用以及等效平衡问题,难度较大,注意理解等效平衡问题.