Question

【題目】(1)已知： C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ/mol

則反應(yīng)CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= _____________kJ/mol。

(2)在一恒容的密閉容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH

①下列情形不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________(填序號(hào))。

A．每消耗1 mol CO的同時(shí)生成2molH2

B．混合氣體總物質(zhì)的量不變

C．生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化

②CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)K(A)_______K(B)(填“＞”、“=”或“＜”,下同)；由圖判斷ΔH ______0。

③某溫度下，將2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)=0.25 mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率=________，此溫度下的平衡常數(shù)K=_________(保留二位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】-524.8 C = < 75% 1.3

【解析】

(1)本小題可用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

(2)①在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，以此分析；

②平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，由圖可知，橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為CO的轉(zhuǎn)化率，曲線為等壓線，從圖像走勢(shì)來(lái)看，隨溫度的升高，一氧化碳轉(zhuǎn)化率降低，即平衡逆向移動(dòng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，據(jù)此解題；

③利用三段式解得平衡時(shí)各組分的濃度，再帶入該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。

(1)①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=﹣393.5kJ/mol；②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H2=+131.3kJ/mol，

根據(jù)蓋斯定律，①﹣②得CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g)△H=﹣393.5kJ/mol﹣131.3kJ/mol=﹣524.8kJ/mol，

(2)①A、每消耗1molCO的同時(shí)生成2molH2，能證明正逆反應(yīng)速率是相等的，故A不符合題意；

B、該反應(yīng)是一個(gè)前后氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，混合氣體總物質(zhì)的量不變，證明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故B不符合題意；

C、生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等，均描述為正反應(yīng)，不能證明正逆反應(yīng)速率是相等的，此時(shí)不一定達(dá)到化學(xué)平衡，故C符合題意；

D、CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化，是化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，故D不符合題意．

綜上所述，本題應(yīng)選C；

②根據(jù)圖中CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系，A、B兩點(diǎn)的溫度是一樣的，所以平衡常數(shù)相等，根據(jù)圖示內(nèi)容，壓強(qiáng)不變，當(dāng)溫度升該時(shí)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率逐漸減小，所以化學(xué)平衡向左移動(dòng)，所以該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，即ΔH＜0；

③將2.0mol CO和6.0mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)=0.25mol/L，則

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

初始濃度(mol/L) 1.0 3.0 0

變化濃度(mol/L) 0.75 1.5 0.75

平衡濃度(mol/L) 0.25 1.5 0.75

CO的轉(zhuǎn)化率0.75/1×100%=75%，此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]= 0.75/(0.25×1.52)≈1.3。