Question

在高溫、高壓下CO具有極高的化學活性，能與多種單質或化合物反應．
（1）若在恒溫恒容的容器內進行反應C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），則可用來判斷該反應達到平衡狀態的標志有

 

．（填字母）
A．容器內的壓強保持不變             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的密閉容器內加入2mol的CO和6mol的H₂，在一定條件下發生如下反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；反應達到平衡時，CO的轉化率大于70%，則 CH₃OH的物質的量濃度可能為

 

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

 

，該反應的化學平衡常數表達式為：K=

 

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

 

．
②已知部分鍵能數據如下：

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

則該反應的△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； 欲計算反應CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）+2N₂（g）的焓變△H₂ 則還需要查詢某反應的焓變△H₃，當反應中各物質的化學計量數之比為最簡整數比時，△H₃=b kJ?mol^-1，該反應的熱化學方程式是

 

． 據此計算出△H₂=

 

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

①從反應壓強對甲醇轉化率的影響“效率“看，工業制取甲酸甲酯應選擇的壓強范圍是

 

．
②實際工業生產中采用的溫度是80℃，其理由是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,焓變和熵變,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態的判斷,化學反應速率變化曲線及其應用,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學平衡專題

分析：（1）恒溫恒容的容器內進行反應C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），平衡標志是正逆反應速率相同，各組分含量不變；
（2）CO的轉化率大于70%，結合平衡三段式列式計算，依據反應速率和平衡常數概念計算和書寫；
（3）①依據自發進行的判斷依據分析，△H-T△S＜0；
②反應焓變=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和得到；
（4）根據化學方程式和蓋斯定律來解答本題；
（5）①依據轉化率曲線分析判斷；
②圖象分析速率隨溫度變化的趨勢分析回答．

解答： 解：（1）在恒溫恒容的容器內進行反應C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
A、反應前后氣體壓強變化的反應，容器內的壓強保持不變，說明反應達到平衡，故A確；
B、容器中H₂濃度與CO濃度相等不一定達到平衡，故B誤；
C、反應中有固體碳反應，平衡變化，氣體質量發生變化，容器中混合氣體的密度保持不變，能說明反應達到平衡，故C確；
D、O的生成速率與H₂的生成速率相等，證明反應正向進行，故D錯誤；
故答案為：AC；
（2）在一容積為2L的密閉容器內加入2mol的CO和6mol的H₂，在一定條件下發生如下反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；反應達到平衡時，CO的轉化率大于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的轉化率大于70%，則甲醇濃度大于0.7mol/L，極值轉化甲醇物質的量為2mol，濃度為1mol/L，反應是可逆反應，不能進行徹底，甲醇濃度小于1mol/L，所以甲醇濃度在1mol/L～0.7 mol/L，選A；
若經過3分鐘，CH₃OH達到了以上濃度，則v（CO）=

0.9mol/L

3min

=0.3mol/L，該反應的化學平衡常數表達式為：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△S＜0，依據自發進行的判斷依據△H-T△S＜0，所以△H＜0，故答案為：該反應△H＜0；
②CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g），反應焓變=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和，反應焓變△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③的熱化學方程式為：O₂（g）+N₂（g）=2NO（g）△H₃=bkJ/mol
故反應②的△H₂=（a-2b）kJ/mol
故答案為：O₂（g）+N₂（g）=2NO（g）△H₃=bkJ/mol；a-2b；
（5）①從反應壓強對甲醇轉化率的影響“效率“看，圖象中轉化率變化最大的是3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa，
故答案為：3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa；
②依據圖象分析溫度在高于80°C對反應速率影響不大，反應是放熱反應，溫度過高，平衡逆向進行，不利于轉化率增大，
故答案為：高于80℃時，溫度對反應速率影響較�。磺曳磻�放熱，升高溫度時平衡逆向移動，轉化率降低．

點評：本題考查平衡標志的判斷，熱化學方程式的計算應用，圖象分析判斷，注意掌握基礎知識的掌握，題目難度中等．