Question

【題目】對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體（CO、NO等）相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒氣體。

（1）2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g)　ΔH<0，對(duì)于該反應(yīng)，溫度不同（T2>T1）、其他條件相同時(shí)，下列圖像正確的是________（填代號(hào)）。

（2）汽車尾氣中CO與H2O(g)在一定條件下可以發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。830℃時(shí)在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，起始時(shí)按照下表進(jìn)行投料，達(dá)到平衡狀態(tài)，K=1.0。

起始物質(zhì)的量	甲	乙	丙
n(H2O)/mol	0.10	0.20	0.20
n(CO)/mol	0.10	0.10	0.20

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=________________。

②乙容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率為________。

比較甲、丙兩容器中CO的平衡轉(zhuǎn)化率：甲________丙（填“>”、“=”或“<”）。

③丙容器中，通過改變溫度，使CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，則溫度________（填“升高”或“降低”）。

（3）以天然氣為原料制備甲醇的方法有水煤氣法和直接氧化法。涉及的反應(yīng)有：

直接氧化法： 2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)　ΔH1=-251kJ·mol-1

水煤氣法： 2CH4(g)+O2(g)=2CO(g) +4H2(g)　ΔH2=-70.8kJ·mol-1

CO(g) +2H2(g) =CH3OH(g)　ΔH3

則ΔH3=__________kJ·mol-1

Answer 1

【答案】甲 c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O) 2/3 = 升高 -90.1

【解析】

（1）根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素以及化學(xué)平衡移動(dòng)的方向來判斷即可；
（2）①根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行解答；

②根據(jù)“三段式”及平衡常數(shù)求乙容器中CO的轉(zhuǎn)化率；對(duì)于反應(yīng)前后系數(shù)和不變的反應(yīng)來說,同比例增加反應(yīng)物，相等于加壓過程進(jìn)行分析；兩種物質(zhì)參加反應(yīng)，只增加一種物質(zhì)的濃度，另外一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化率會(huì)增大；

③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡左移，據(jù)此分析；

（3）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

（1）甲，升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)迅速增大,會(huì)離開原來的速率點(diǎn)，故甲正確；

乙、升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)迅速增大,所以T2時(shí)先達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),并且化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，一氧化氮的轉(zhuǎn)化率減小，故乙錯(cuò)誤；
丙、對(duì)于反應(yīng): 2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g)，T不變,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)會(huì)減小,故丙錯(cuò)誤；
綜上所述，本題選甲。

（2）①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)；綜上所述，本題答案是：c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)。

②設(shè)乙容器中CO消耗的物質(zhì)的量為xmol，

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

初始量: 0.1 0.2 0 0

變化量: x x x x

平衡量: 0.1-x 0.2-x x x

則K= x2/(0.1-x)（0.2-x）=1, 計(jì)算得出x=1/15mol，所以乙容器中CO的轉(zhuǎn)化率為1/（15×0.1）=2/3；

根據(jù)投料情況知道,乙相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上增加了水蒸氣的投料,所以會(huì)使得一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大,丙裝置投料是甲裝置的2倍,對(duì)于化學(xué)反應(yīng)前后系數(shù)和不變的反應(yīng)來說,建立的平衡是等效的,所以兩種情況下,轉(zhuǎn)化率是相等的,即甲丙中一氧化碳的轉(zhuǎn)化率相等；
因此，本題正確答案是: 2/3，= 。

③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡左移，使CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低；

綜上所述，本題答案是：升高。

（3）①2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)　ΔH1=-251kJ·mol-1

②2CH4(g)+O2(g)=2CO(g) +4H2(g)　ΔH2=-70.8kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知，①-②得：2CO(g) +4H2(g) =2CH3OH(g)，ΔH1-ΔH2　=-251+70.8=-180.2 kJ·mol-1，化簡(jiǎn)后可得：CO(g) +2H2(g) =CH3OH(g)　ΔH3=-90.1 kJ·mol-1；

綜上所述，本題答案是：-90.1。