Question

【題目】“C1化學(xué)”是指以碳單質(zhì)或分子中含1個(gè)碳原子的物質(zhì)(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的化學(xué)工藝，對(duì)開發(fā)新能源和控制環(huán)境污染有重要意義。

(1)一定溫度下，在兩個(gè)容積均為2 L的密閉容器中，分別發(fā)生反應(yīng)：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙
反應(yīng)物投入量	1molCO2(g)和 3molH2(g)	1mol CH3OH (g)和 1molH2O(g)
平衡時(shí)c(CH3OH)	c1	c2
平衡時(shí)能量變化	放出29.4kJ	吸收a kJ

請(qǐng)回答：

①a＝_______________；

②若甲中反應(yīng)10 s時(shí)達(dá)到平衡，則用CO2來表示甲中反應(yīng)從開始到平衡過程中的平均反應(yīng)速率是___________。

(2)甲烷的一個(gè)重要用途是制取H2，其原理為CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。在密閉容器中通入等物質(zhì)的量濃度的CH4與CO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示，則壓強(qiáng)p1_____(填“大于”或“小于”)p2；壓強(qiáng)為p2時(shí)，在y點(diǎn)：v(正)______(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。

(3)一定條件下，治理汽車尾氣的反應(yīng)是2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0。在恒溫恒容的密閉容器中通入n(NO)∶n(CO)＝2∶1的混合氣體，發(fā)生上述反應(yīng)。下列圖像正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。

Answer 1

【答案】19.6 0.03 mol·L－1·s－1 小于 大于 cd

【解析】

(1)①根據(jù)表格信息，1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)與1 mol CH3OH(g)、1 mol H2O(g)屬于“量相當(dāng)”在相同條件下能建立相同的平衡狀態(tài)，所以29.4＋a＝49.0，解得a＝19.6；

②根據(jù)熱化學(xué)方程式的意義，CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，平衡時(shí)放出29.4 kJ的熱量，則反應(yīng)掉的CO2＝29.4/49＝0.6 mol，則用CO2來表示甲中反應(yīng)從開始到平衡過程中的平均反應(yīng)速率＝＝0.03 mol·L－1·s－1；

(2)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率降低，由圖像可知，壓強(qiáng)p1＜p2，壓強(qiáng)為p2時(shí)，在y點(diǎn)，可逆反應(yīng)沒有達(dá)到平衡，需升高甲烷的轉(zhuǎn)化率，即平衡必須正向移動(dòng)，則v(正)大于v(逆)；

(3)a、平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，溫度不變，則平衡常數(shù)始終不變，所以平衡常數(shù)不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；

b、由圖像可知，t1時(shí)刻CO2與NO物質(zhì)的量相等，但是隨后，它們的量繼續(xù)發(fā)生變化，所以說明反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；

c、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO與CO的物質(zhì)的量的比值在不斷變化，當(dāng)比值不變時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)c正確；

d、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO和CO的轉(zhuǎn)化率不斷變化 ，當(dāng)轉(zhuǎn)化率不再變化時(shí)，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)d正確。

答案選cd。