Question

【題目】冬季是霧霾天氣高發(fā)的季節(jié)，其中汽車尾氣和燃煤尾氣是造成霧霾的原因之一。

（1）使用甲醇汽油可以減少汽車尾氣對環(huán)境的污染。工業(yè)上在200℃和10MPa的條件下可用甲烷和氧氣通過銅制管道反應制得甲醇，已知一定條件下，CH4和CH3OH的燃燒熱分別784kJ/mol和628kJ/mol則2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H=___。

（2）二甲醚也是清潔能源。用合成氣在催化劑存在下制備二甲醚的反應原理為：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0。

①某溫度下，將2.0molCO(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中，反應到達平衡時，改變壓強和溫度，平衡體系中CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分數(shù)變化情況如圖所示，關(guān)于溫度和壓強的關(guān)系判斷正確的是____。

A.P3>P2，T3>T2

B.P1>P3，T1>T3

C.P1>P4，T2>T3

D.P2>P4，T4>T2

②在恒容密閉容器里按體積比為1：3充入一氧化碳和氫 氣，一定條件下反應達到平衡狀態(tài)．當改變反應的某一個條件后，下列變化能說明平衡一定向逆反應方向移動的是___。

A.氫氣的轉(zhuǎn)化率減小 B.逆反應速率先增大后減小

C.化學平衡常數(shù)K值增大 D.反應物的體積百分含量增大

（3）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)

①200K、pPa時，在一個容積為2L的恒溫密閉容器中充入1.5molNO和2.0molCO，開始反應至2min時測得CO轉(zhuǎn)化率為30%，則用N2表示的平均反應速率為υ(N2)=___；反應達到平衡狀態(tài)時，測得二氧化碳為0.8mol，則平衡時的壓強為起始壓強的__倍(保留兩位小數(shù))。

②該反應在低溫下能自發(fā)進行，該反應的ΔH__0(填“>”、“<”)

③在某一絕熱、恒容的密閉容器中充入一定量的NO、CO發(fā)生上述反應，測得正反應的速率隨時間變化的曲線如圖所示(已知：t2-t1=t3-t2)則下列說法不正確的是__(填編號)

A.反應在c點未達到平衡狀態(tài)

B.反應速率a點小于b點

C.反應物濃度a點大于b點

D.NO的轉(zhuǎn)化率：t1~t2 > t2~t3

Answer 1

【答案】-312kJ/mol BC BD 0.075mol/(L·min) 0.89 ＜ D

【解析】

（1）已知一定條件下，CH4和CH3OH的燃燒熱分別784kJ/mol和628kJ/mol，即①CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=-784kJ/mol，②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2=-628kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律：①×2-②×2可得，2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H= -312kJ/mol；

（2）①通過圖示可知，溫度越高二甲醚的質(zhì)量分數(shù)越小；正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向移動，二甲醚的質(zhì)量分數(shù)增大；

②A．增大反應物濃度，平衡正向移動，正反應速率先增大后減小；

B．逆反應速率先增大后減小，說明平衡逆向移動；

C．化學平衡常數(shù)K值增大，說明平衡正向移動；

D．反應物的體積百分含量增大，說明平衡逆向移動；

（3）①根據(jù)CO轉(zhuǎn)化率計算消耗CO物質(zhì)的量，根據(jù)v=計算v（CO），再根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（N2）；由題目信息可知，

利用三段式：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)

起始(mol) 1.5mol 2.0mol 0 0

變化(mol) 0.8mol 0.8mol 0.8mol 0.4mol

平衡(mol) 0.7mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol

根據(jù)物質(zhì)的量之比=壓強之比可得，平衡時的壓強：起始壓強=平衡時的物質(zhì)的量：初始物質(zhì)的量；

②正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應，為熵減反應，而△H-T△S<0反應自發(fā)進行；

③從t4時刻正反應速率不變，處于平衡狀態(tài)，t4時刻前未到達平衡，反應向正反應進行，由②中可知為反應熱反應，絕熱條件下，隨反應進行溫度升高，溫度起主導作用，反應速率加快，而后濃度為主導因素，反應速率減低至平衡狀態(tài)；

（1）已知一定條件下，CH4和CH3OH的燃燒熱分別784kJ/mol和628kJ/mol，即①CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=-784kJ/mol，②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2=-628kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律：①×2-②×2可得，2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H= -312kJ/mol，

故答案為：-312kJ/mol；

（2）①2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0，正反應放熱，由圖示可知溫度越高二甲醚的質(zhì)量分數(shù)越小，故溫度：T1>T2>T3>T4；正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強平衡正向移動，二甲醚的質(zhì)量分數(shù)增大，故壓強P1>P2>P3>P4，

故答案為：BC；

②A．增大反應物濃度，平衡正向移動，正反應速率先增大后減小，不一定逆向移動，故A錯誤；

B．逆反應速率先增大后減小，說明平衡逆向移動，故B正確；

C．化學平衡常數(shù)K值增大，說明平衡正向移動，故C錯誤；

D．反應物的體積百分含量增大，說明平衡逆向移動，故D正確；

故答案選BD；

（3）①消耗CO物質(zhì)的量為2.0mol×30%=0.6mol，v(CO)==0.15mol/(L·min)，速率之比等于化學計量數(shù)之比，則v(N2)=v(CO)=×0.15mol/(L·min)=0.075 mol/(L·min)；

利用三段式：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)

起始(mol) 1.5mol 2.0mol 0 0

變化(mol) 0.8mol 0.8mol 0.8mol 0.4mol

平衡(mol) 0.7mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol

根據(jù)物質(zhì)的量之比=壓強之比可得，平衡時的壓強：起始壓強=平衡時的物質(zhì)的量：初始物質(zhì)的量== 0.89，則平衡時的壓強為起始壓強的0.89倍，

故答案為：0.075 mol/(L·min)；0.89；

②正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應，為熵減反應，△S<0，而△H-T△S<0反應自發(fā)進行，該反應在低溫下能自發(fā)進行，該反應的△H<0，

故答案為：<；

③從t4時刻正反應速率不變，處于平衡狀態(tài)，t4時刻前未到達平衡，反應向正反應進行，由②中可知為反應熱反應，絕熱條件下，隨反應進行溫度升高，溫度起主導作用，反應速率加快，而后濃度為主導因素，反應速率減低至平衡狀態(tài)；

A．反應在c點未達到平衡狀態(tài)，故A正確；

B．由圖可知，反應速率a點小于b點，故B正確；

C．反應物濃度a點大于b點，故C正確；

D．NO的轉(zhuǎn)化率：t1～t2<t2～t3，故D錯誤，

故答案選D。