Question

10．減少污染、保護(hù)環(huán)境是全世界最熱門的課題．
Ⅰ．CO在催化劑作用下可以與H₂反應(yīng)生成甲醇：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁
（1）已知反應(yīng)①中的相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	H-H	C-O		H-O	C-H
E/（kJ•mol-1）	436	343	876	465	413

由此計(jì)算△H₁=-299kJ•mol^-1．
（2）圖1中能正確反映反應(yīng)①平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK隨反應(yīng)溫度T的變化曲線為Ⅰ （填曲線標(biāo)記字母），其判斷理由是反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)數(shù)值及平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK隨溫度升高變�。�

（3）在密閉容器中充有10mol CO與20mol H₂，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2．
①P₁小于P₂（填“大于”或“小于”），其判斷理由是相同溫度下，由于反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于平衡正移，提升CO的轉(zhuǎn)化率，故P₁＜P₂．
②M、N、Q三點(diǎn)平均速率ν_（M）、ν_（N）、ν_（Q）大小關(guān)系為ν_（M）＜ν_（N）＜ν_（Q）．
③M、N、Q三點(diǎn)平衡常數(shù)K_M、K_N、K_Q大小關(guān)系為K_M=K_N＞K_Q．
Ⅱ．一定量的CO₂與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng)：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）．平衡時(shí)，體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖3所示．已知：氣體分壓（P_分）=氣體總壓（P_總）×體積分?jǐn)?shù)．

（1）完成下列填空：
①650℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO₂的轉(zhuǎn)化率為25.0%．
②T℃時(shí)，若充入等體積的CO₂和CO，平衡不移動(dòng)（填“向左移動(dòng)”、“向右移動(dòng)”或“不移動(dòng)”）
③925℃時(shí)，P_總=$\frac{1}{96}$MPa，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)K_P=0.24 MPa．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
（2）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁ =-299 kJ•mol^-1，升溫平衡逆向進(jìn)行平衡常數(shù)減小，平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK減�。�
（3）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率增大．
②p₁小于p₂，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越大，則M點(diǎn)反應(yīng)速率小于N點(diǎn)反應(yīng)速率，Q點(diǎn)我的高于MN點(diǎn)，反應(yīng)速率大；
③化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，相同溫度時(shí)其平衡常數(shù)相等，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，其平衡常數(shù)減小；
Ⅱ．（1）①由圖可知，650℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，設(shè)開始加入的二氧化碳為1mol，根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算；
②由圖可知，T℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO和CO₂的體積分?jǐn)?shù)都為50%即為平衡狀態(tài)；
③925℃時(shí)，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)K_p=$\frac{{P}^{2}（CO）}{P（C{O}_{2}）}$來回答

解答 解：Ⅰ．（1）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=876+2×436-（3×413+343+465）=-299 kJ•mol^-1，
故答案為：-299 kJ•mol^-1；
（2）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁ =-299 kJ•mol^-1，升溫平衡逆向進(jìn)行平衡常數(shù)減小，平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK減小，圖象中符合的是Ⅰ，
故答案為：I，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)數(shù)值及平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)lgK隨溫度升高變��；
（3）①相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖象知，p₁小于p₂，
故答案為：小于；相同溫度下，由于反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于平衡正移，提升CO的轉(zhuǎn)化率，故P₁＜P₂；   
②p₁小于p₂，壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越大，則M點(diǎn)反應(yīng)速率小于N點(diǎn)反應(yīng)速率，Q點(diǎn)我的高于MN點(diǎn)，反應(yīng)速率大，則M、N、Q三點(diǎn)平均速率ν_（M）、ν_（N）、ν_（Q）大小關(guān)系為ν_（M）＜ν_（N）＜ν_（Q），
故答案為：ν_（M）＜ν_（N）＜ν_（Q）；     
③化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，相同溫度時(shí)其平衡常數(shù)相等，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，其平衡常數(shù)減小，根據(jù)圖象知，溫度：M=N＜Q，則若M、N、Q三點(diǎn)的平衡常數(shù)K_M、K_N、K_Q的大小關(guān)系為K_M=K_N＞K_Q，
故答案為：K_M=K_N＞K_Q；
Ⅱ（1）①由圖可知，650℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO的體積分?jǐn)?shù)為40%，設(shè)開始加入的二氧化碳為1mol，轉(zhuǎn)化了xmol，
則有C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
開始        1        0
轉(zhuǎn)化        x       2x
平衡；     1-x      2x
所以$\frac{2x}{1-x+2x}$×100%=40%，解得x=0.25mol，則CO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.25}{1}$×100%=25%，故答案為：25%；
故答案為：25.0%；    
②由圖可知，T℃時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡后CO和CO₂的體積分?jǐn)?shù)都為50%即為平衡狀態(tài)，T℃時(shí)，若充入等體積的CO₂和CO平衡不移動(dòng)，
故答案為：不移動(dòng)；    
③925℃時(shí)，P_總=$\frac{1}{96}$MPa，CO的體積分?jǐn)?shù)為96%，則CO₂的體積分?jǐn)?shù)都為4%，所以用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)K_p=$\frac{{P}^{2}（CO）}{P（C{O}_{2}）}$=$\frac{（{P}_{總}×96%）^{2}}{{P}_{總}×4%}$=0.24 MPa，故答案為：0.24 MPa；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡圖象、閱讀題目獲取信息的能力等，難度中等，需要學(xué)生具備運(yùn)用信息與基礎(chǔ)知識(shí)分析問題、解決問題的能力．