Question

在高溫、高壓下CO具有極高的化學(xué)活性，能與多種單質(zhì)或化合物反應(yīng)．
（1）若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），則可用來判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有

 

．（填字母）
A．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變             B．容器中H₂濃度與CO濃度相等
C．容器中混合氣體的密度保持不變      D．CO的生成速率與H₂的生成速率相等
（2）在一容積為2L的密閉容器內(nèi)加入2mol的CO和6mol的H₂，在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于70%，則 CH₃OH的物質(zhì)的量濃度可能為

 

．
A．0.9mol/L     B．1.0mol/L       C．1.5mol/L      D.0.5mol/L
若經(jīng)過3分鐘，CH₃OH達(dá)到了以上濃度，則v（CO）=

 

，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

 

．
（3）一定條件下，CO與H₂可合成甲烷，反應(yīng)方程式為：CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）
①一定條件下，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是

 

．
②已知部分鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)健	C≡O(shè)	H-H	C-H	H-O
鍵能（kJ/mol）	a	b	c	d

則該反應(yīng)的△H=

 

（用含a、b、c、d的式子表示）．
（4）利用NH₃和CH₄等氣體除去煙氣中的氮氧化物．已知：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ?mol^-1； 欲計(jì)算反應(yīng)CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）+2N₂（g）的焓變△H₂ 則還需要查詢某反應(yīng)的焓變△H₃，當(dāng)反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為最簡(jiǎn)整數(shù)比時(shí)，△H₃=b kJ?mol^-1，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

 

． 據(jù)此計(jì)算出△H₂=

 

kJ?mol^-1 （用含a、b的式子表示）．
（5）工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反應(yīng)方程式為：CH₃OH（g）+CO（g）?HCOOCH₃（g）
△H=-29.1kJ?mol^-1．科研人員對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了研究．部分研究結(jié)果如下：

①從反應(yīng)壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，工業(yè)制取甲酸甲酯應(yīng)選擇的壓強(qiáng)范圍是

 

．
②實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃，其理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,焓變和熵變,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)反應(yīng)速率變化曲線及其應(yīng)用,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量不變；
（2）CO的轉(zhuǎn)化率大于70%，結(jié)合平衡三段式列式計(jì)算，依據(jù)反應(yīng)速率和平衡常數(shù)概念計(jì)算和書寫；
（3）①依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)分析，△H-T△S＜0；
②反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和得到；
（4）根據(jù)化學(xué)方程式和蓋斯定律來解答本題；
（5）①依據(jù)轉(zhuǎn)化率曲線分析判斷；
②圖象分析速率隨溫度變化的趨勢(shì)分析回答．

解答： 解：（1）在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
A、反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)變化的反應(yīng)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A確；
B、容器中H₂濃度與CO濃度相等不一定達(dá)到平衡，故B誤；
C、反應(yīng)中有固體碳反應(yīng)，平衡變化，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，容器中混合氣體的密度保持不變，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故C確；
D、O的生成速率與H₂的生成速率相等，證明反應(yīng)正向進(jìn)行，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AC；
（2）在一容積為2L的密閉容器內(nèi)加入2mol的CO和6mol的H₂，在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于70%，
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
起始量（mol）  2      6           0
變化量（mol） 1.4    2.8         1.4
平衡量（mol）  0.6    3.2         1.4
甲醇的濃度為=

1.4mol

2L

=0.7mol/L，CO的轉(zhuǎn)化率大于70%，則甲醇濃度大于0.7mol/L，極值轉(zhuǎn)化甲醇物質(zhì)的量為2mol，濃度為1mol/L，反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，甲醇濃度小于1mol/L，所以甲醇濃度在1mol/L～0.7 mol/L，選A；
若經(jīng)過3分鐘，CH₃OH達(dá)到了以上濃度，則v（CO）=

0.9mol/L

3min

=0.3mol/L，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
故答案為：A；0.3mol/L；

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
（3）①CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g），反應(yīng)△S＜0，依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T△S＜0，所以△H＜0，故答案為：該反應(yīng)△H＜0；
②CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g），反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和，反應(yīng)焓變△H=（a+3b-4c-2d）KJ/mol；
故答案為：-（4c+2d-a-3b）kJ．mol^-1或（a+3b-4c-2d）kJ．mol^-1；
（4）由CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ/mol①
CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）+2N₂（g）△H₂ ②
可知反應(yīng)③的熱化學(xué)方程式為：O₂（g）+N₂（g）=2NO（g）△H₃=bkJ/mol
故反應(yīng)②的△H₂=（a-2b）kJ/mol
故答案為：O₂（g）+N₂（g）=2NO（g）△H₃=bkJ/mol；a-2b；
（5）①從反應(yīng)壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，圖象中轉(zhuǎn)化率變化最大的是3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa，
故答案為：3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa；
②依據(jù)圖象分析溫度在高于80°C對(duì)反應(yīng)速率影響不大，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，平衡逆向進(jìn)行，不利于轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：高于80℃時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較��；且反應(yīng)放熱，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查平衡標(biāo)志的判斷，熱化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用，圖象分析判斷，注意掌握基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，題目難度中等．