Question

隨著能源與環(huán)境問題越來(lái)越被人們關(guān)注，碳一化學(xué)成為研究的熱點(diǎn)．“碳一化學(xué)”即以單質(zhì)碳及CO、CO2、CH4、CH3OH等含一個(gè)碳原子的物質(zhì)為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的化學(xué)與工藝．

Ⅰ、熱化學(xué)方程式為：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJ/mol，在溫度和容積相同的A、B、C三個(gè)容器中（容器的體積為2L），按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫恒容，經(jīng)10秒鐘后達(dá)到平衡，達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器	A	B	C
反應(yīng)物投入量	1molCO2（g）和 3molH2（g）	1molCH3OH（g）和 1molH2O（g）	2molCO2（g）和6mol H2（g）
CH3OH（g）濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應(yīng)能量變化	放出29.4kJ	吸收a kJ	放出b kJ

①?gòu)姆磻?yīng)開始到達(dá)平衡時(shí)，A中用CO2來(lái)表示的平均反應(yīng)速率為　0.03　mol/（L•s）（用具體數(shù)值表示）

②a=　19.6　．c1　=　c2�。肌�1/2c3（填“＞”“＜”或“=”）．

Ⅱ、CO可用于合成甲醇．在壓強(qiáng)0.1MPa條件下，向體積為bL的密閉容器中充入amolCO和2amolH2，在催化劑作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）．平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示

（1）該反應(yīng)屬于反應(yīng)　放熱�。ㄌ睢拔鼰帷被颉胺艧帷保�；P2�。尽�0.1MPa（填“＞”“＜”或“=”）

（2）100℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=　�。ㄓ煤琣、b的代數(shù)式表示）

Ⅲ、碳一化合物在治理汽車尾氣方面也大有可為，如CO、CH4等在一定條件下均可以與氮氧化物生成無(wú)污染的物質(zhì)．CO與NO在催化劑的條件下反應(yīng)如下：2NO（g）+2CO（g）⇌2CO2（g）+N2（g）△H＜0，在絕熱、恒容的密閉容器中加入一定量的NO和CO發(fā)生上述反應(yīng)，圖2的示意圖不能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是　c�。ㄌ钭帜感蛱�(hào)）

Answer 1

考點(diǎn)：  化學(xué)平衡的計(jì)算；化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷；等效平衡．

專題：  化學(xué)平衡專題．

分析：  Ⅰ、①根據(jù)A中達(dá)到平衡時(shí)放熱熱量計(jì)算出消耗二氧化碳的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=、v=計(jì)算出反應(yīng)速率；

②恒溫恒容下，容器A與容器B為等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)組分的物質(zhì)的量、濃度相等，二者起始物質(zhì)的量等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，放出熱量與吸收熱量之和等于反應(yīng)熱數(shù)值；而C中初始反應(yīng)物為A的2倍，相當(dāng)于增大了壓強(qiáng)，平衡向著正向移動(dòng)，據(jù)此判斷達(dá)到平衡時(shí)甲醇的濃度；

Ⅱ、（1）根據(jù)圖象中曲線變化及溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響判斷；

（2）利用三段式計(jì)算出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；

Ⅲ、可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不再變化，據(jù)此進(jìn)行判斷．

解答：  Ⅰ、①1mol二氧化碳完全反應(yīng)放出49.0kJ熱量，當(dāng)放出29.4kJ熱量時(shí)，則參加反應(yīng)的二氧化碳為：n（CO2）==0.6mol，CO2的濃度變化為：△c==0.3mol/L，二氧化碳的平均反應(yīng)速率為：v（CO2）==0.03mol/（L•s），

故答案為：0.03；

②恒溫恒容下，容器A與容器B為等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)組分的物質(zhì)的量、濃度相等，則c1=c2，二者起始物質(zhì)的量等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，放出熱量與吸收熱量之和等于反應(yīng)熱數(shù)值，則吸收的熱量=反應(yīng)熱﹣放出的熱量=49.0kJ﹣29.4kJ=19.6kJ；由于C中初始反應(yīng)物為A的2倍，則與A相比相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向著正向移動(dòng)，則C中甲醇濃度增大，即：C中甲醇的濃度大于A的2倍：c1=c2＜c3，

故答案為：19.6；=；＜；

Ⅱ、（1）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

當(dāng)溫度相同時(shí)，壓強(qiáng)為P2時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率增大，該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向著正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，則P2＞0.1MPa，

故答案為：放熱；＞；

（2）根據(jù)圖象可知100℃時(shí)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，所以參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為0.5amol．

            CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）；

開始（mol）：a       2a         0

變化（mol）：0.5a    a         0.5a

平衡（mol）：0.5a    a         0.5a

平衡（mol）0.5a      a         0.5a

則達(dá)到平衡時(shí)各組分濃度為：c（CO）=mol/L、c（H2）=mol/L、c（CH3OH）=mol/L，

100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K==，

故答案為：；

Ⅲ、當(dāng)反應(yīng)前后改變的物理量不變時(shí)，該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，

a中為平衡常數(shù)，平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，溫度不變，則平衡常數(shù)始終不變，所以平衡常數(shù)不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；

b為物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化，一氧化氮與二氧化碳濃度相等時(shí)，各組分濃度仍然繼續(xù)變化，說(shuō)明沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；

c為CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化，反應(yīng)恰好總質(zhì)量不變，則反應(yīng)過程中CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化，故c正確；

故答案為：c．

點(diǎn)評(píng)：  本題考查了化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，題目難度較大，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率的能夠及計(jì)算方法，明確化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．