Question

【題目】(1)已知： C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ/mol

則反應CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= _____________kJ/mol。

(2)在一恒容的密閉容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH

①下列情形不能說明該反應已達到平衡狀態的是_________(填序號)。

A．每消耗1 mol CO的同時生成2molH2

B．混合氣體總物質的量不變

C．生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化

②CO的平衡轉化率(α)與溫度、壓強的關系如圖所示。A、B兩點的平衡常數K(A)_______K(B)(填“＞”、“=”或“＜”,下同)；由圖判斷ΔH ______0。

③某溫度下，將2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c(CO)=0.25 mol/L，則CO的轉化率=________，此溫度下的平衡常數K=_________(保留二位有效數字)。

Answer 1

【答案】-524.8 C = < 75% 1.3

【解析】

(1)本小題可用蓋斯定律進行計算；

(2)①在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，以此分析；

②平衡常數只是溫度的函數，由圖可知，橫坐標為溫度，縱坐標為CO的轉化率，曲線為等壓線，從圖像走勢來看，隨溫度的升高，一氧化碳轉化率降低，即平衡逆向移動，所以正反應為放熱反應，據此解題；

③利用三段式解得平衡時各組分的濃度，再帶入該反應的平衡常數表達式。

(1)①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=﹣393.5kJ/mol；②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H2=+131.3kJ/mol，

根據蓋斯定律，①﹣②得CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g)△H=﹣393.5kJ/mol﹣131.3kJ/mol=﹣524.8kJ/mol，

(2)①A、每消耗1molCO的同時生成2molH2，能證明正逆反應速率是相等的，故A不符合題意；

B、該反應是一個前后氣體分子數變化的反應，混合氣體總物質的量不變，證明達到化學平衡狀態，故B不符合題意；

C、生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等，均描述為正反應，不能證明正逆反應速率是相等的，此時不一定達到化學平衡，故C符合題意；

D、CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化，是化學平衡狀態的特征，故D不符合題意．

綜上所述，本題應選C；

②根據圖中CO的平衡轉化率(α)與溫度、壓強的關系，A、B兩點的溫度是一樣的，所以平衡常數相等，根據圖示內容，壓強不變，當溫度升該時，一氧化碳的轉化率逐漸減小，所以化學平衡向左移動，所以該反應是一個放熱反應，即ΔH＜0；

③將2.0mol CO和6.0mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c(CO)=0.25mol/L，則

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

初始濃度(mol/L) 1.0 3.0 0

變化濃度(mol/L) 0.75 1.5 0.75

平衡濃度(mol/L) 0.25 1.5 0.75

CO的轉化率0.75/1×100%=75%，此溫度下的化學平衡常數K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]= 0.75/(0.25×1.52)≈1.3。