Question

20．“Cl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(yè)產品的化學工藝，對開發(fā)新能源和控制環(huán)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(fā)生反應：CO₂ （g）+3H₂（g）?CH₃OH g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．相關數據如下：

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）壓強為p1時，向體積為1L的密閉容器中充入b mol CO 和2b mol H₂，發(fā)生反應CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖1所示．請回答：①該反應屬于放（填“吸”或“放”）熱反應；p₁ ＜p₂（填“＞”、“＜”或“=”）
②100℃時，該反應的平衡常數K=$\frac{1}{^{2}}$（用含b的代數式表示）．
（3）一定條件下，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(fā)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(tài)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，求平衡時各組分的濃度，然后求平均反應速率；
（2））①根椐溫度的變化來判斷反應熱，依據反應是氣體體積減小的反應，銅溫度下增大壓強平衡正向進行；
②100°C時一氧化碳的轉化率為50%，結合平衡三段式列式計算平衡濃度結合平衡常數概念計算得到；
（3）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分濃度不再變化，據此進行判斷．

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=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{10s}$=0.03mol/（L•s），
故答案為：0.03；
（2）①溫度升高，一氧化碳的轉化率下降，平衡正向移動，所以正反應是放熱反應，圖象分析可知相同溫度下P₂壓強下一氧化碳轉化率大于P₁壓強下一氧化碳轉化率，反應是氣體體積減小的反應，壓強增大平衡正向進行，所以P₁＜P₂，
故答案為：放；＜；
②向VL恒容密閉容器中充入a mol CO與2a mol H₂，100°C時一氧化碳的轉化率為50%，
                          CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L）：b            2b                0     
變化量（mol/L）：0.5b       b               0.5b
平衡量（mol/L）   0.5b        b            0.5b
平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5b}{0.5b×^{2}}$=$\frac{1}{^{2}}$，
故答案為：$\frac{1}{^{2}}$；
（3）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(tài)，
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(tài)，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濃度相等時，各組分濃度仍然繼續(xù)變化，說明沒有達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c為CO質量分數隨時間變化，反應恰好總質量不變，則反應過程中一氧化氮與一氧化碳的物質的量之比會發(fā)生變化，當達到平衡狀態(tài)時，一氧化氮與一氧化碳的物質的量之比不再變化，故c正確；
d、反應物的轉化率不變，說明達平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：cd．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡影響因素的分析判斷，平衡移動原理分析應用，題目難度中等．