Question

【題目】對汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體（CO、NO等）相互反應轉化為無毒氣體。

（1）2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g)　ΔH<0，對于該反應，溫度不同（T2>T1）、其他條件相同時，下列圖像正確的是________（填代號）。

（2）汽車尾氣中CO與H2O(g)在一定條件下可以發生如下反應：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。830℃時在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，起始時按照下表進行投料，達到平衡狀態，K=1.0。

起始物質的量	甲	乙	丙
n(H2O)/mol	0.10	0.20	0.20
n(CO)/mol	0.10	0.10	0.20

①該反應的平衡常數表達式為K=________________。

②乙容器中CO的平衡轉化率為________。

比較甲、丙兩容器中CO的平衡轉化率：甲________丙（填“>”、“=”或“<”）。

③丙容器中，通過改變溫度，使CO的平衡轉化率降低，則溫度________（填“升高”或“降低”）。

（3）以天然氣為原料制備甲醇的方法有水煤氣法和直接氧化法。涉及的反應有：

直接氧化法： 2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)　ΔH1=-251kJ·mol-1

水煤氣法： 2CH4(g)+O2(g)=2CO(g) +4H2(g)　ΔH2=-70.8kJ·mol-1

CO(g) +2H2(g) =CH3OH(g)　ΔH3

則ΔH3=__________kJ·mol-1

Answer 1

【答案】甲 c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O) 2/3 = 升高 -90.1

【解析】

（1）根據影響化學平衡移動的因素以及化學平衡移動的方向來判斷即可；
（2）①根據平衡常數的表達式進行解答；

②根據“三段式”及平衡常數求乙容器中CO的轉化率；對于反應前后系數和不變的反應來說,同比例增加反應物，相等于加壓過程進行分析；兩種物質參加反應，只增加一種物質的濃度，另外一種物質轉化率會增大；

③該反應為放熱反應，升高溫度，平衡左移，據此分析；

（3）根據蓋斯定律進行相關計算。

（1）甲，升高溫度,化學平衡逆向移動,化學反應速率會迅速增大,會離開原來的速率點，故甲正確；

乙、升高溫度,化學反應速率會迅速增大,所以T2時先達到化學平衡狀態,并且化學平衡逆向移動，一氧化氮的轉化率減小，故乙錯誤；
丙、對于反應: 2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g)，T不變,增大壓強,平衡正向移動,一氧化碳的體積分數會減小,故丙錯誤；
綜上所述，本題選甲。

（2）①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)反應的平衡常數表達式為K= c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)；綜上所述，本題答案是：c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)。

②設乙容器中CO消耗的物質的量為xmol，

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

初始量: 0.1 0.2 0 0

變化量: x x x x

平衡量: 0.1-x 0.2-x x x

則K= x2/(0.1-x)（0.2-x）=1, 計算得出x=1/15mol，所以乙容器中CO的轉化率為1/（15×0.1）=2/3；

根據投料情況知道,乙相當于在甲的基礎上增加了水蒸氣的投料,所以會使得一氧化碳的轉化率增大,丙裝置投料是甲裝置的2倍,對于化學反應前后系數和不變的反應來說,建立的平衡是等效的,所以兩種情況下,轉化率是相等的,即甲丙中一氧化碳的轉化率相等；
因此，本題正確答案是: 2/3，= 。

③該反應為放熱反應，升高溫度，平衡左移，使CO的平衡轉化率降低；

綜上所述，本題答案是：升高。

（3）①2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)　ΔH1=-251kJ·mol-1

②2CH4(g)+O2(g)=2CO(g) +4H2(g)　ΔH2=-70.8kJ·mol-1

根據蓋斯定律可知，①-②得：2CO(g) +4H2(g) =2CH3OH(g)，ΔH1-ΔH2　=-251+70.8=-180.2 kJ·mol-1，化簡后可得：CO(g) +2H2(g) =CH3OH(g)　ΔH3=-90.1 kJ·mol-1；

綜上所述，本題答案是：-90.1。