Question

【題目】乙醇是重要的化工原料，也是清潔的能源。

Ⅰ、工業(yè)上，在一定條件下用乙烯水化法制備乙醇。已知熱化學(xué)方程式如下：

①CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g) ΔH1

②2CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OCH2CH3(g) ΔH2

③2CH3CH2OH(g)CH3CH2OCH2CH3(g)+H2O(g) ΔH3

（1）幾種化學(xué)鍵的鍵能如下：

化學(xué)鍵	H-C	C=C	H-O	C-O	C-C
鍵能kJ·mol-1	413	615	463	351	348

根據(jù)鍵能計(jì)算ΔH1=________________kJ·mol-1。

（2）在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，下列能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是_________。

a、容器中總壓強(qiáng)保持不變

b、H2O(g)的消耗速率與CH3CH2OCH2CH3(g)生成速率相等

c、氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變

d、容器中氣體密度保持不變

（3）在密閉容器中投入CH2=CH2(g)、H2O(g)和催化劑發(fā)生反應(yīng)①，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①x代表________________。（選填“溫度”或“壓強(qiáng)”）

②L1和L2哪個(gè)大？并請(qǐng)說(shuō)出理由：_____________________________________________________。

Ⅱ、如圖所示，甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動(dòng)，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和lmolHe，此時(shí)K停在0處。在一定條件下發(fā)生可逆反應(yīng)：2A(g)+B(g)2C(g)；反應(yīng)達(dá)到平衡后，再恢復(fù)至原溫度。回答下列問(wèn)題：

（4）達(dá)到平衡時(shí)，隔板K最終停留在0刻度左側(cè)某一處，記為a處，則a的取值范圍是__________。

（5）若達(dá)到平衡時(shí)，隔板K最終停留在左側(cè)刻度1處，此時(shí)甲容積為2L，則該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)為_______________。

（6）若一開始就將K、F如上圖固定，其他條件均不變，則達(dá)到平衡時(shí)：測(cè)得甲中A的轉(zhuǎn)化率為b，則乙中C的轉(zhuǎn)化率為____________。

Answer 1

【答案】－34 ac 溫度 L1＞L2，正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡轉(zhuǎn)化率增大 0<a<2 4L/moL(也可不帶單位） 1-b

【解析】

I.（1）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和來(lái)分析；

（2）當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量不變，可以此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)；

（3）根據(jù)（1）問(wèn)可知，反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，混合氣體總物質(zhì)的量減少，根據(jù)壓強(qiáng)、溫度對(duì)反應(yīng)①平衡的影響進(jìn)行分析；

II．（4）當(dāng)物質(zhì)的量不變時(shí)平衡，此時(shí)隔板K、F不再移動(dòng)，根據(jù)可逆反應(yīng)的特征用極限法分析；

（5）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的概念，結(jié)合條件和給出的可逆反應(yīng)方程式解答；

（6）根據(jù)恒溫恒容下等效平衡規(guī)律分析計(jì)算；

I.（1）CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)的焓變ΔH1=反應(yīng)物總鍵能之和-生成物總鍵能之和，結(jié)合圖表提供的化學(xué)鍵的鍵能，則△H1═615 kJ/mol +4×413 kJ/mol+2×463 kJ/mol -（5×413kJ/mol+348 kJ/mol+351 kJ/mol+463 kJ/mol）=3193 kJmol-1-3227 kJmol-1=-34 kJmol-1，

故答案為：－34；

（2） a. 2CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OCH2CH3(g)，正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量減小，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量減少，恒容容器中，容器內(nèi)總壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)總壓強(qiáng)保持不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)；

b. H2O(g)的消耗速率與CH3CH2OCH2CH3(g)生成速率都屬于正反應(yīng)速率，正反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，不能說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)；

c. 氣體的總質(zhì)量保持不變，氣體總物質(zhì)的量減少，則氣體的平均摩爾質(zhì)量逐漸增大，當(dāng)容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變，說(shuō)明到達(dá)平衡狀態(tài)；

d. 在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，氣體的總質(zhì)量保持不變，氣體的密度始終保持不變，因此當(dāng)容器內(nèi)混合氣體密度保持不變時(shí)，不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)；

答案選ac；

（3）①反應(yīng)①為2CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OCH2CH3(g) ΔH1=-34 kJ·mol-1（第1小問(wèn)已得出結(jié)論），該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且氣體分子數(shù)減小；若增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，與圖像不吻合，x不可能為壓強(qiáng)；若升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率減小，與圖像吻合，x可能為溫度；因此橫坐標(biāo)x代表溫度，

故答案為：溫度；

②橫坐標(biāo)為溫度，則L1與L2代表壓強(qiáng)對(duì)乙烯平衡轉(zhuǎn)化率的影響曲線，因增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，所以L1＞L2，

故答案為：L1＞L2，正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡轉(zhuǎn)化率增大；

II.（4）甲、乙之間的隔板K和活塞F都可左右移動(dòng)，此時(shí)甲、乙是恒溫恒壓容器，根據(jù)反應(yīng)式2A(g)+B(g)2C(g)可知甲中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量減小，乙中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量增大，當(dāng)物質(zhì)的量不變時(shí)平衡，此時(shí)隔板K、F不再移動(dòng)；通過(guò)觀察，當(dāng)反應(yīng)未開始時(shí)隔板位于0處，每一個(gè)格相當(dāng)于0.5 mol氣體。隔板在a處時(shí)，甲中的氣體為0.5×(6a)mol；設(shè)甲中反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，有x mol B發(fā)生反應(yīng)，

則(22x)+(1x)+2x=(6a)×0.5 0.5a=x

當(dāng)B完全反應(yīng)時(shí)，x=1，a取最大，即a=2；當(dāng)B沒(méi)有反應(yīng)時(shí)，x=0，a取最小，即a=0；根據(jù)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的特點(diǎn)，K停留在02之間某位置，

故答案為：0<a<2；

（5）根據(jù)題中的條件，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，隔板位于左側(cè)1處，則說(shuō)明甲中平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量為0.5×(61)mol =2.5mol，設(shè)甲中到達(dá)平衡時(shí)有y mol B反應(yīng)，

2A(g)+B(g)2C(g)

開始（mol）2 1 0

轉(zhuǎn)化（mol）2y y 2y

平衡（mol）2-2y 1-y 2y

2-2y+1-y+2y=2.5，解得y=0.5，甲容積為2L，則甲平衡時(shí)A、B、C物質(zhì)的量濃度依次為0.5mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L，根據(jù)化學(xué)平常數(shù)表達(dá)式的概念，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，

故答案為：4L/moL（可不帶單位）；

（6）若一開始就將K、F固定，則甲、乙為恒溫恒容容器，甲中起始充入2molA和1molB，與乙中起始充入2molC達(dá)到平衡時(shí)為完全全等的等效平衡，恒溫恒容時(shí)乙中的氦氣對(duì)平衡無(wú)影響；甲容器中A的轉(zhuǎn)化率為b，則A轉(zhuǎn)化了2b，平衡時(shí)C為2b；乙容器中平衡時(shí)含有2b的C物質(zhì)，乙中C的轉(zhuǎn)化率= = 1b；

故答案為：1b。