【題目】“神十搭載的長征F改進(jìn)型火箭推進(jìn)劑之一為無色氣體N2O4,N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為:N2O4(g)2NO2(g) H=+24.4KJ/mol

(1)將一定量N2O4投入固定容積的真空容器中,下述現(xiàn)象能說明反應(yīng)達(dá)到平衡的是

a.v(N2O4)=2v(NO2) b.體系顏色不變

c.氣體平均相對分子質(zhì)量不變 d.氣體密度不變

達(dá)到平衡后,保持體積不變升高溫度,再次到達(dá)平衡時,則混合氣體顏色 (填“變深”、“變淺”或“不變”),判斷理由 。

2)T時,向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O(g),發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),經(jīng)過3min,反應(yīng)達(dá)到平衡。已知平衡時c(CH4)=0.5mol/L

0~3min內(nèi),該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2)=____________。

T時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。

(3)在一定條件下用CO和H2可以制得甲醇,CH3OH和CO的燃燒熱為別725.8 kJ/mol ,283.0 kJ/mol,1 mol液態(tài)水變成氣態(tài)水吸熱44.0 kJ,寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式: 。

(4)工業(yè)上用CO與H2在催化劑作用下合成CH3OH,其反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。按n(CO) : n(H2)=1 : 2向密閉容器中充入反應(yīng)物,測得平衡時混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖所示。

P1_________P2(填“<”“>”或“=”)

在C點(diǎn)時,CO轉(zhuǎn)化率為____________。

【答案】(15)(1)bc(2分);變深(1分)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),其他條件不變,溫度升高平衡正向移動,c(NO2)增加,顏色加深(2分)

(2)v(H2)=0.5moL/(L·min)(2分),K=6.75(mol/L)2(2分)

(3)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g)ΔH=-354.8kJ∕mol(2分)

(4)>(2分),75%(2分)

【解析】

試題分析:(1)a.應(yīng)是2v(N2O4)=v(NO2) 時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a錯誤;b.體系顏色不變,說明二氧化氮濃度不變,反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài),故b正確;c.混合氣體總質(zhì)量不變,隨反應(yīng)減小混合氣體總物質(zhì)的量增大,平均相對分子質(zhì)量減小,當(dāng)氣體平均相對分子質(zhì)量不變時,反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài),故c正確;d.混合氣體的總質(zhì)量不變,容器的容積不變,氣體密度始終不變,故d錯誤,正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),其他條件不變,溫度升高平衡正向移動,c(NO2)增加,顏色加深;

(2)向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O(g),發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g),反應(yīng)開始c(CH4)=1molL-1,經(jīng)過tmin,反應(yīng)達(dá)到平衡.已知平衡時,c(CH4)=0.5molL-1,v(CH4)==mol/(Lmin),速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,則v(H2)=3v(CH4)=3×mol/(Lmin)=mol/(Lmin)

T時,1L恒容密閉容器中

CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g)

起始量(mol) 1 1 0 0

變化量(mol) 0.5 0.5 0.5 1.5

平衡量(mol) 0.5 0.5 0.5 1.5

平衡常數(shù)K===6.75;

(3)由CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱H分別為-283.0kJmol-1和-725.8kJmol-1,則

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H=-283.0kJmol-1

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)H=-725.8kJmol-1

H2O(l)=H2O(g)H=-44KJ/mol

由蓋斯定律可知用-+×2得反應(yīng)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(g),該反應(yīng)的反應(yīng)熱H=-725.8kJmol-1-(-283.0kJmol-1)+2×44KJ/mol=-354.8kJmol-1;

(4)由300時,增大壓強(qiáng),平衡正向移動,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大,所以p1>p2;

設(shè)向密閉容器充入了1molCO和2molH2,CO的轉(zhuǎn)化率為x,則

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

起始 1 2 0

變化 x 2x x

結(jié)束 1-x 2-2x x

在C點(diǎn)時,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)==0.5,解得x=0.75。

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