Question

【題目】碳的化合物在生產、生活中有著重要的作用。

（1）已知：2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) △H1=－566kJ·molˉ1

H2O(g)+CO(g) H2(g)+CO2(g) △H2=－41kJ·molˉ1

CO(g)+2H2(g) CH3 OH(g) △H3=－107 kJ. molˉ1

則CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(g) △H=___________kJ·molˉ1，增大壓強，CH3OH(g)的轉化率___________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，升高溫度，CH3OH(g)的轉化率___________。

（2）T℃時，向容積均為2L的A、B兩個密閉容器中均通入4.0 mol CO2和6.8molH2，發生反應：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=—50kJ·molˉ1。A容器中的反應在恒溫、恒容條件下進行；B容器中的反應在恒溫、恒壓條件下進行，測得A容器中CO2的轉化率[α(CO2)]隨時間的變化如圖所示。

①在0~5min內A容器中v(CH3OH)=_______；該溫度下上述反應的平衡常數K=_______(保留兩位有效數字)。

②反應開始至平衡的過程中，A、B兩容器中CO2的消耗速率的大小關系為v(A) ________(填“>”“<”或“=”)v(B)。

③下列各項指標能表明A容器中反應的v正>v逆的是___(填標號)

a.體系內的壓強增大

b.氣體的平均相對分子質量增大

c.斷裂H－H鍵的數目是形成C－O鍵數目的2倍

d.v逆(CO2)=v正(H2)

Answer 1

【答案】-660 減小 減小 0.16mol/(L·min) 0.53 ＜ ab

【解析】

(1)根據蓋斯定律，將①×-②×2-③得：CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(g)，同時計算出△H，結合化學平衡的影響因素分析解答；

(2)①根據圖象，在5min時A容器中的反應達到平衡，CO2的轉化率α(CO2)=40%，結合三段式分析解答；②該反應為氣體體積減小的反應，A容器中的反應在恒溫、恒容條件下進行；B容器中的反應在恒溫、恒壓條件下進行，反應過程中氣體的壓強A＜B，結合影響化學反應速率的因素分析判斷；③v(正)>v(逆)，說明改變某種因素后，平衡正向移動，據此分析判斷。

(1)①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) △H1=－566kJ·molˉ1，②H2O(g)+CO(g) H2(g)+CO2(g) △H2=－41kJ·molˉ1，③CO(g)+2H2(g) CH3 OH(g) △H3=－107 kJ. molˉ1，根據蓋斯定律，將①×-②×2-③得：CH3OH(g)+O2(g) CO2(g)+2H2O(g) △H=(－566kJ·molˉ1)×-(－41kJ·molˉ1)×2-(－107 kJ. molˉ1)=-660kJ·molˉ1；增大壓強，平衡逆向移動，CH3OH(g)的轉化率減小，升高溫度，平衡逆向移動，CH3OH(g)的轉化率減小，故答案為： -660；減小；減小；

(2)①根據圖象，在5min時A容器中的反應達到平衡，CO2的轉化率α(CO2)=40%，即反應的二氧化碳為1.6mol，則生成CH3OH 1.6mol，v(CH3OH)==0.16mol/(L·min)；該溫度下，CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)反應達到平衡時，CO2、H2、CH3OH、H2O的物質的量分別為2.4mol、2.0mol、1.6mol、1.6mol，物質的量濃度分別為1.2mol/L、1.0mol/L、0.8mol/L、0.8mol/L，平衡常數K==0.53，故答案為：0.16mol/(L·min)；0.53；

②該反應為氣體體積減小的反應，A容器中的反應在恒溫、恒容條件下進行；B容器中的反應在恒溫、恒壓條件下進行，A容器中反應過程中氣體的壓強逐漸減小，B中的氣體壓強不變，則反應開始至平衡的過程中，A、B兩容器中CO2的消耗速率：v(A) ＜v(B)，故答案為：＜；

③a.體系內的壓強增大，平衡正向移動，說明v(正)>v(逆)，正確；b.氣體的質量不變，氣體的平均相對分子質量增大，說明物質的量減小，說明平衡正向移動，則v(正)>v(逆)，正確；c.斷裂H－H鍵的數目是形成C－O鍵數目的2倍，說明v(正)＜v(逆)，錯誤；d.v逆(CO2)= v正(H2)， v逆(CO2)=v正(H2)＞v正(H2)，則平衡逆向移動，v(正)＜v(逆)，錯誤；故選ab。