Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環(huán)境問題，科研工作者正在研究用各種化學(xué)方法來消除這些物質(zhì)對環(huán)境的不利影響。

(1)已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH1=－566 kJ/mol

S(l)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2=－296 kJ/mol

一定條件下，可以通過CO與SO2反應(yīng)生成S(1)和一種無毒的氣體，實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________________________。

(2)在500℃下合成甲醇的反應(yīng)原理為：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 在1 L 的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，壓強為p0 ，測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。(可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓Kp代替平衡濃度,計算分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))

①反應(yīng)進行到4 min 時，v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。0~4 min，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)=____________mol·L－1·min－1。

②CO2平衡時的體積分數(shù)為_______________，該溫度下Kp為__________(用含有p0的式子表示)。

③下列能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是______________。

A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)

B．CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1: 3 :1: 1

C．恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化

D．恒溫恒容下，氣體的密度不再變化

④500℃、在2個容積都是2L的密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	容器甲	容器乙
反應(yīng)物起始投入量	1 mol CO2，3 mol H2	0.5 mol CO2，1 mol H2 1 mol CH3OH，1 mol H2O
CH3OH的平衡濃度/mol·L－1	C1	C2

則乙容器中反應(yīng)起始向________方向進行；c1_________(填“>”“<”或“=”)c2。

Answer 1

【答案】2CO(g)＋SO2(g)=S(l)＋2CO2(g) ΔH=－270 kJ/mol > 0.375 10% 256/3p02 C 逆反應(yīng) <

【解析】

(1) CO與SO2反應(yīng)生成S(1)和無毒的氣體二氧化碳，根據(jù)蓋斯定律寫熱化學(xué)方程式；(2) ①根據(jù)圖示，反應(yīng)進行到4 min 時，甲醇的物質(zhì)的量繼續(xù)增大，說明反應(yīng)正向進行；v(H2)=； ②根據(jù)圖示，15min 時達到平衡狀態(tài)，利用“三段式”計算平衡時各物質(zhì)的量；根據(jù)壓強比等于氣體物質(zhì)的量比計算平衡時的總壓強；③根據(jù)平衡標志分析；④根據(jù)Q與K的關(guān)系分析乙容器的反應(yīng)方向；根據(jù)等效平衡原理，容器乙中相當(dāng)于投料為1.5 mol CO2，4 mol H2。

(1)①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH1=－566 kJ/mol；②S(l)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2=－296 kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律①-②得2CO(g)＋SO2(g)=S(l)＋2CO2(g) ΔH=－270 kJ/mol；(2) ①根據(jù)圖示，反應(yīng)進行到4 min 時，甲醇的物質(zhì)的量繼續(xù)增大，反應(yīng)正向進行，v(正) >v(逆)；0~4 min，H2的濃度變化為1.5mol/L，v(H2)== 0.375 mol·L－1·min－1；②根據(jù)圖示，15min 時達到平衡狀態(tài)，CO的平衡濃度為0.25mol/L，則

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

開始 1 3 0 0

轉(zhuǎn)化 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡 0.25 0.75 0.75 0.75

CO2平衡時的體積分數(shù)為10%；根據(jù)壓強比等于氣體物質(zhì)的量比，平衡時的總壓強為，Kp=256/3p02 ； ③A．平衡時正逆反應(yīng)速率比等于系數(shù)比，所以v正(CH3OH)=3v逆(H2)不平衡，故不選A；

B． CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1: 3 :1: 1時，濃度不一定不變，所以CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1: 3 :1: 1時，不一定平衡，不選B；

C．該反應(yīng)氣體體積是變量，恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化一定平衡，故選C；

D．在恒溫恒容下，該反應(yīng)的密度是恒量，氣體的密度不再變化，不一定平衡，故不選D。

④500℃的平衡常數(shù)K= ，Q=，Q>K，反應(yīng)逆向進行；根據(jù)等效平衡原理，容器乙中相當(dāng)于投料為1.5 mol CO2，4 mol H2，與容器甲比增加了投料，所以甲醇的濃度c1<c2。