Question

【題目】隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放量減少10%，二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅減少。

（1）在恒溫，容積為1 L容器中，硫可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖1所示。已知:2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，回答下列問題：

①寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式: _____________________________

②ΔH2＝__________kJ·mol－1。

③在相同條件下，充入1 mol SO3和0.5 mol的O2，則達(dá)到平衡時(shí)SO3的轉(zhuǎn)化率為___________；此時(shí)該反應(yīng)________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。

（2）中國政府承諾，到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50% 。

①CO2可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下反應(yīng):CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，測(cè)得CO2和CH3OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖2所示。從3 min到9 min，v(H2)＝________mol·L－1·min－1。此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為__________

②能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______(填編號(hào))

A、反應(yīng)中CO2與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1(即圖中交叉點(diǎn))

B、混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化

C、CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變

D、單位時(shí)間內(nèi)消耗3 mol H2，同時(shí)消耗1 mol H2O

③為了加快化學(xué)反應(yīng)速率且使體系中氣體的物質(zhì)的量減少，其他條件不變時(shí)，可采取的措施有________(填編號(hào))。

A.升高溫度B.縮小容器體積C.再充入CO2氣體D.使用合適的催化劑

Answer 1

【答案】S(s)＋O2(g)SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1 －78.64 20% 吸收 19.66 0.125 16/3 CD B

【解析】

（1）①燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量；

②焓變與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)；

③當(dāng)充入1mol SO3，0.5mol O2時(shí)，相當(dāng)于充入1mol SO2和1mol O2，和原平衡等效，據(jù)此分析；

（2）①根據(jù)速率公式計(jì)算速率；用三行式分析平衡時(shí)濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)；

②根據(jù)平衡狀態(tài)判斷方法判斷是否達(dá)到平衡；

③根據(jù)平衡移動(dòng)方向，分析改變的條件。

（1）①S燃燒生成SO2，所以對(duì)應(yīng)的焓變?yōu)?/span>ΔH1，則表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為S(s)＋O2(g)SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1；

故答案為：S(s)＋O2(g)SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1；

②根據(jù)反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，2molSO2完全轉(zhuǎn)化，放熱196.6kJ，從圖可知有0.8molSO2發(fā)生轉(zhuǎn)化，則ΔH2=×0.8mol＝-78.64kJ/mol；

故答案為：－78.64；

③當(dāng)充入1mol SO3，0.5mol O2時(shí)，相當(dāng)于充入1mol SO2和1mol O2，和原平衡等效，所以SO3的轉(zhuǎn)化率為(1-)×100%＝20%，此時(shí)反應(yīng)要吸收熱量，其熱量為-78.64 kJ=19.66kJ；

故答案為：20%；吸收；19.66；
（2）①v(H2)=3v(CO2)=3＝0.125 mol·L-1·min-1；

根據(jù)圖2信息可以知道：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

初始濃度（mol/L）： 1 3 0 0

變化濃度（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡濃度（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75

平衡常數(shù)為K===16/3；

故答案為：0.125；16/3；
②A、由圖可知反應(yīng)中CO2與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1:1時(shí)，并未達(dá)到平衡狀態(tài)，故A不選；
B、因氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故B不選；
C、CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C選；
D、單位時(shí)間內(nèi)消耗3 mol H2，同時(shí)消耗1 mol H2O，用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說明v(正)=v(逆)，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D選；

綜合以上分析，答案選CD。

③為了加快化學(xué)反應(yīng)速率且使體系中氣體的物質(zhì)的量減少，說明要求平衡正向移動(dòng)，

A.升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B.縮小容器體積，平衡正向移動(dòng)，故B正確；

C.再充入CO2氣體, 平衡正向移動(dòng)，但氣體的物質(zhì)的量增大，故C錯(cuò)誤；

D.使用合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。

故答案為：B。