Question

【題目】能源、環境與生產生活和社會發展密切相關。

（1）一定溫度下，在兩個容積均為2L的密閉容器中，分別發生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。相關數據如下：

容器	甲	乙
反應物投入量	1molCO2(g)和3molH2(g)	1molCH3OH(g）和1molH2O(g)
平衡時c(CH3OH)	c1	c2
平衡時能量變化	放出29.4kJ	吸收akJ

①下列情況能說明該反應一定達到平衡狀態的是_________（填字母）。

a．v(CO2)消耗=v(CH3OH)生成 b．氣體的密度不再隨時間改變

c．CO2和CH3OH的濃度之比不再隨時間改變 d．氣體的平均相對分子質量不再隨時間改變

②其他條件不變，達到平衡后，下列不能提高H2轉化率的操作是_________（填字母）。

a．降低溫度 b．充入更多的H2 c．移除甲醇 d．增大容器體積

③cl_________c2(填“>”、“<”或“=”)，a=_________。

④該溫度下反應的平衡常數K=_________；若甲中反應10s時達到平衡，則0～10s內甲中的平均反應速率v(H2)=_________。

（2）已知反應：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)△H＜0。將一定量的NO2充入注射器中后封口，如圖是在拉伸和壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時間的變化（氣體顏色越深，透光率越小）。下列說法正確的是__________（填字母）。

A．b點的操作是壓縮注射器

B．d點：v正＞v逆

C．c點與a點相比，c(NO2)增大，c(N2O4)減小

D．若不忽略體系溫度變化，且沒有能量損失，則Tb＞Tc

Answer 1

【答案】 cd bd = 19.6 2.1或25/12 0.09 mol·L-1·s-1 B

【解析】(1)①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJmol-1。a．反應速率之比等于化學方程式計量數之比， v(CO2)消耗=v(CH3OH)生成只能說明反應正向進行，不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；b．反應前后氣體質量不變，體積不變，氣體密度始終不變，氣體的密度不再隨時間改變，不能說明反應達到平衡狀態，故b錯誤；c．CO2和CH3OH的濃度之比不再隨時間改變，說明正逆反應速率相同，說明反應達到平衡狀態，故c正確；d．氣體質量不變，氣體物質的量減小，氣體的平均相對分子質量不再隨時間改變，說明反應達到平衡狀態，故d正確；故答案為：cd；

②a．反應為放熱反應，降低溫度，平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故a不符合；b．充入更多的H2 會提高二氧化碳的轉化率，氫氣轉化率減小，故b符合；c．移除甲醇平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故c不符合；d．增大容器體積，壓強減小，平衡逆向移動，氫氣轉化率減小，故d符合；故答案為：bd；

③應用恒溫恒容條件下的乙的投料量極端轉化為甲相當于投1molCO2(g)和3molH2(g)，所以兩者是等效平衡，所以c1=c2，甲、乙是等效平衡，則甲中放出的熱量與乙中吸收的熱量之和為49.0kJ，則a=49.0kJ-29.4kJ=19.6kJ，故答案為：=；19.6；

④ CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJmol-1．

起始量(mol) 13 0 0 49KJ

變化量(mol/L)0.6 1.8 0.6 0.6 29.4KJ

平衡量(mol/L)0.4 1.2 0.6 0.6

平衡濃度c(CO2)=0.2mol/L，c(H2)=0.6mol/L，c(CH3OH)=0.3mol/L，c(H2O)=0.3mol/L

K==≈2.1，甲中反應10s時達到平衡，則0～10s內甲中的平均反應速率v(H2)= =0.09molL-1s-1，故答案為： (或2.1)；0.09molL-1s-1；

(2)A.b點開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，故A錯誤；B.c點后的拐點是拉伸注射器的過程，d點是平衡向氣體體積增大的逆向移動過程，所以v(逆)＞v(正)，故B正確；C.c點是壓縮注射器后的情況，二氧化氮和四氧化二氮的濃度都增大，故C錯誤；D.b點開始是壓縮注射器的過程，平衡正向移動，反應放熱，導致T(b)＜T(c)，故D錯誤；故答案為：B。