Question

10．“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2L的密閉容器中，分別發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．相關數據如表：

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

請回答：①c₁=c₂（填“＞”、“＜”或“=”）；a=19.6．
②若甲中反應10s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0.03mol/（L•s）．
（2）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．下列圖象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cd（選填字母）．

Answer 1

分析 （1）①應用恒溫恒容條件下的等效平衡知識來解決；甲、乙是等效平衡，則甲中放出的熱量與乙中吸收的熱量之和為49.0kJ；
②平衡時能量變化放出29.4kJ，求反應消耗的二氧化碳的物質的量，然后根據v=$\frac{△c}{△t}$計算平均反應速率；
（2）a．平衡常數與溫度有關，溫度不變，則平衡常數始終不變；
b．t₁時刻CO與二氧化碳物質的量相等，t₁時刻后二者物質的量仍然繼續變化；
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；
d．到達平衡時，反應物的轉化率不變．

解答 解：（1）①應用恒溫恒容條件下的乙的投料量極端轉化為甲相當于投1mol CO₂（g）和3mol H₂（g），所以兩者是等效平衡，所以c₁=c₂，甲、乙是等效平衡，則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，
故答案為：=；19.6；
②平衡時能量變化放出29.4kJ，所以反應二氧化碳的物質的量為$\frac{29.4kJ}{49.0kJ}$=0.6mol，所以，然后求平均反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{10s}$=0.03mol/（L•min），
故答案為：0.03；
（2）當反應前后改變的物理量不變時，該可逆反應達到平衡狀態，
a中為平衡常數，平衡常數與溫度有關，溫度不變，則平衡常數始終不變，所以平衡常數不能判斷是否達到平衡狀態，故a錯誤；
b為物質的量隨時間的變化，一氧化氮與二氧化碳物質的量相等時，各組分的量仍然繼續變化，說明沒有達到平衡狀態，故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，故c正確；
d、反應物的轉化率不變，說明達平衡狀態，故d正確；
故答案為：cd．

點評 本題考查化學平衡的有關計算、等效平衡、化學平衡狀態判斷等，（1）中關鍵是對等效平衡規律的理解掌握，題目難度中等．