Question

【題目】“C1化學”是指以碳單質或分子中含1個碳原子的物質（如CO、CO2、CH4、CH3OH等）為原料合成工業產品的化學工藝，對開發新能源和控制環境污染有重要意義。

（1）一定溫度下，在兩個容積均為2 L的密閉容器中，分別發生反應：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=﹣49.0kJ/mol。相關數據如下：

容器	甲	乙
反應物投入量	1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)	1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)
平衡時c(CH3OH)	c1	c2
平衡時能量變化	放出29.4 kJ	吸收a kJ

請回答：

①c1 c2（填“>”、“<”或“=”）；a = 。

②若甲中反應10 s時達到平衡，則用CO2來表示甲中反應從開始到平衡過程中的平均反應速率是 mol/(L·s)。

（2）壓強為p1時 ，向體積為1 L的密閉容器中充入b mol CO和2b mol H2，發生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。請回答：

①該反應屬于 （填“吸”或“放”）熱反應；p1 p2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②100℃時，該反應的平衡常數K= （用含b的代數式表示）。

（3）治理汽車尾氣的反應是2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H<0。在恒溫恒容的密閉容器中通入n(NO):n(CO)=1:2的混合氣體，發生上述反應。下列圖像正確且能說明反應在進行到t1時刻一定達到平衡狀態的是 （選填字母）。

a b c d

Answer 1

【答案】（1）①＝ 19.6 ②0.03（2）①放 < ②（3）c d

【解析】

試題分析：（1）①恒溫恒容條件下，乙的投料量極端轉化為甲相當于投1mol CO2（g）和3mol H2（g），所以兩者是完全等效平衡，平衡時甲醇的濃度相等，所以c1=c2；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；

②甲中平衡時，放出熱量為29.4kJ，所以參加反應的二氧化碳為29.4kJ/49.0kJ×1mol=0.6mol，故v（CO2）==0.03mol/（Lmin）；

（2）①由圖可知，壓強一定時，溫度越高，CO的轉化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，升高溫度平衡向吸熱反應進行，故正反應為放熱反應；由圖像可知，相同溫度下P2壓強下CO轉化率大于P1壓強下CO轉化率，正反應為氣體體積減小的反應，溫度一定時，增大壓強，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，所以P1＜P2；

②100°C時CO的轉化率為50%，故參加反應CO為0.5b mol，則：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol）：b 2b 0

變化量（mol）：0.5b b 0.5b

平衡量（mol）：0.5b b 0.5b

由于容器的體積為1L，利用物質的量代替濃度計算平衡常數，故平衡常數K==1/b2；

（3）該反應為熵減的反應，而△G=△H-T△S＜0，反應自發進行，由于該反應在在常溫下能夠自發進行，故△H＜O；a．平衡常數與溫度有關，溫度不變，則平衡常數始終不變，a錯誤；b．t1時刻CO與二氧化碳濃度相等時，t1時刻后二者分濃度仍然繼續變化，說明沒有達到平衡狀態，b錯誤；c．起始通入n（NO）：n（CO）=1：2，二者反應按1：1進行，隨反應進行比例關系發生變化，從t1時刻起n（CO）：n（NO）不再變化，說明到達平衡，c正確；d．反應物的轉化率不變，說明達平衡狀態，d正確。答案選cd。