Question

實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節能減排政策，是應對全球氣候問題、建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇。化工行業的發展必須符合國家節能減排的總體要求。試運用所學知識，解決下列問題：
⑴已知某反應的平衡表達式為：
它所對應的化學反應方程式為：
⑵利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：
①2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）；ΔH=－90.8kJ·mol
②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；ΔH=－23.5kJ·mol
③CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）；ΔH=－41.3kJ·mol
總反應：3H₂（g）+3CO（g）CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的ΔH=__________
(3)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數以解決各種實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應器時，會發生如下反應：CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），該反應平衡常數隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數K	9.94	9	1

 
該反應的正反應方向是反應（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時進行，設起始時CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉化率為：。
(4)從氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。
對反應:N₂O₄（g）2NO₂（g）△H>0，在溫度為T₁、T₂時，平衡體系中NO₂的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是。

A．A、C兩點的反應速率：A＞C
B．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
C．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C
D．由狀態B到狀態A，可以用加熱的方法
E．A、C兩點的化學平衡常數：A＞C
(5)CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)△H=－49.0kJ·mol^－1。現在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下。下列說法正確的是

Answer 1

⑴C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）（2分）
⑵-246.4kJ/mol（2分）⑶放熱（1分），75%（2分）⑷D（2分）(5)BDE(2分)

⑴由平衡常數表達式可知：生成物及其狀態為CO（g）和H₂（g），反應物及其狀態為H₂O（g），再由質量守恒得反應物還有C（s），方程式為C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），答案：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）；⑵①×2+②+③得總方程式，△H=－90.8kJ·mol^-1×2－23.5kJ·mol^-1－41.3kJ·mol^-1=-246.4kJ·mol^-1,答案：-246.4kJ·mol^-1；⑶升高溫度，平衡常數減小，反應進行程度越小，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，故正反應為放熱反應；
設CO的濃度變化量為c，三段式法用c表示出平衡時各組分個濃度，
CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），
起始（mol·L^－1）：0.020.02000
轉化（mol·L^－1）：cccc
平衡（mol·L^－1）：0.02-c0.02-ccc
代入500℃時反應平衡常數有k===9，解得c=0.015，
CO的最大所以轉化率為××100%=75%，
⑷A．由圖象可知，A、C兩點都在等溫線上，C的壓強大，則A、C兩點的反應速率：A＜C，A錯誤；
B．由圖象可知，A、C兩點都在等溫線上，C的壓強大，與A相比C點平衡向逆反應進行，向逆反應進行是減小由于壓強增大導致濃度增大趨勢，但到達平衡仍比原平衡濃度大，平衡時NO₂濃度比A的濃度高，NO₂為紅棕色氣體，則A、C兩點氣體的顏色：A淺，C深，B錯誤；C．B、C兩點二氧化氮的體積分數相同，則混合氣體的平均相對分子質量相同，C錯誤；
D．在相同壓強下，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則二氧化氮的體積分數增大，所以由狀態B到狀態A，可以用加熱的方法，故D正確；E由圖象可知，A、C兩點都在等溫線上，平衡常數只受溫度影響，溫度相同平衡常數相同，所以化學平衡常數K_A=K_C，E錯誤;
⑸實驗1和實驗2是全等等效平衡，實驗3相當于實驗2放大兩倍后將體積壓縮，A、CH₃OH的平衡濃度2C₁<C₃,A錯誤；B、實驗1從正向建立平衡和實驗2從逆向建立平衡，x+y=49.0，B正確；C、該反應是體積縮小的反應，加壓后正向移動，2P₂>P₃，C錯誤，又P₁=P₂,2P₁>P₃，E正確；D、a₁+a₂=1，a₃<a₂，（a₁+a₃）<1，D正確，F錯誤，選BDE。