Question

【題目】“神十搭載的長征F改進(jìn)型火箭推進(jìn)劑之一為無色氣體N2O4，N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學(xué)方程式為：N2O4(g)2NO2(g) △H=+24.4KJ/mol

(1)將一定量N2O4投入固定容積的真空容器中，下述現(xiàn)象能說明反應(yīng)達(dá)到平衡的是 。

a．v正(N2O4)=2v逆(NO2) b．體系顏色不變

c．氣體平均相對分子質(zhì)量不變 d．氣體密度不變

達(dá)到平衡后，保持體積不變升高溫度，再次到達(dá)平衡時，則混合氣體顏色 (填“變深”、“變淺”或“不變”)，判斷理由 。

（2)T℃時，向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，經(jīng)過3min，反應(yīng)達(dá)到平衡。已知平衡時c(CH4)=0.5mol/L

①0～3min內(nèi)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(H2)=____________。

②T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。

(3)在一定條件下用CO和H2可以制得甲醇，CH3OH和CO的燃燒熱為別725.8 kJ/mol ，283.0 kJ/mol，1 mol液態(tài)水變成氣態(tài)水吸熱44.0 kJ，寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式： 。

(4)工業(yè)上用CO與H2在催化劑作用下合成CH3OH,其反應(yīng)為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。按n(CO) : n(H2)=1 : 2向密閉容器中充入反應(yīng)物，測得平衡時混合物中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖所示。

P1_________P2(填“<”“>”或“=”)

②在C點(diǎn)時，CO轉(zhuǎn)化率為____________。

Answer 1

【答案】(15分)(1)bc(2分)；變深(1分)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，其他條件不變，溫度升高平衡正向移動，c(NO2)增加，顏色加深(2分)

(2)①v(H2)=0.5moL/(L·min)(2分)，②K=6.75(mol/L)2(2分)

(3)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH=-354.8kJ∕mol(2分)

(4)①>(2分)，②75%(2分)

【解析】

試題分析：(1)a．應(yīng)是2v正(N2O4)=v逆(NO2) 時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯誤；b．體系顏色不變，說明二氧化氮濃度不變，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故b正確；c．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)減小混合氣體總物質(zhì)的量增大，平均相對分子質(zhì)量減小，當(dāng)氣體平均相對分子質(zhì)量不變時，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故c正確；d．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積不變，氣體密度始終不變，故d錯誤，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，其他條件不變，溫度升高平衡正向移動，c(NO2)增加，顏色加深；

(2)①向1L恒容密閉容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g)，反應(yīng)開始c(CH4)=1molL-1，經(jīng)過tmin，反應(yīng)達(dá)到平衡．已知平衡時，c(CH4)=0.5molL-1，v(CH4)==mol/(Lmin)，速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則v(H2)=3v(CH4)=3×mol/(Lmin)=mol/(Lmin)；

②T℃時，1L恒容密閉容器中

CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g)

起始量(mol)： 1 1 0 0

變化量(mol)： 0.5 0.5 0.5 1.5

平衡量(mol)： 0.5 0.5 0.5 1.5

平衡常數(shù)K===6.75；

(3)由CO(g)和CH3OH(l)的燃燒熱△H分別為-283.0kJmol-1和-725.8kJmol-1，則

①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJmol-1

②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-725.8kJmol-1

③H2O(l)=H2O(g)△H=-44KJ/mol

由蓋斯定律可知用②-①+③×2得反應(yīng)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(g)，該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-725.8kJmol-1-(-283.0kJmol-1)+2×44KJ/mol=-354.8kJmol-1；

(4)①由300℃時，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大，所以p1＞p2；

②設(shè)向密閉容器充入了1molCO和2molH2，CO的轉(zhuǎn)化率為x，則

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

起始 1 2 0

變化 x 2x x

結(jié)束 1-x 2-2x x

在C點(diǎn)時，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)==0.5，解得x=0.75。