Question

【題目】I．“潔凈煤技術(shù)”研究在世界上相當(dāng)普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續(xù)產(chǎn)出了高熱值的煤炭氣，其主要成分是CO和H2。CO和H2可作為能源和化工原料，應(yīng)用十分廣泛．生產(chǎn)煤炭氣的反應(yīng)之一是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.4kJ/mol

（1）在容積為3L的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，5min后容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12g/L，用H2O表示0～5min的平均反應(yīng)速率為 。

（2）關(guān)于上述反應(yīng)在化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的描述正確的是 ．

A．CO的含量保持不變 B．v正(H2O)=v正(H2)

C．容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變

（3）若上述反應(yīng)在t0時(shí)刻達(dá)到平衡(如圖)，在t1時(shí)刻改變某一條件，請(qǐng)?jiān)趫D中繼續(xù)畫出t1時(shí)刻之后正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化：

①縮小容器體積，t2時(shí)到達(dá)平衡（用實(shí)線表示）；

②t3時(shí)平衡常數(shù)K值變大，t4到達(dá)平衡（用虛線表示）。

（4）在一定條件下用CO和H2可以制得甲醇（化學(xué)式為CH3OH），CH3OH和CO的燃燒熱分別為725.8kJ/mol，283.0kJ/mol，1molH2O(l)變?yōu)镠2O(g)吸收44.0 kJ的熱量，寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式 。

II．實(shí)施以減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放為基本內(nèi)容的節(jié)能減排政策，是應(yīng)對(duì)全球氣候問題、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇。化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問題：

（1）已知某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：，它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

（2）已知在400℃時(shí)，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0的K=0.5,則400℃時(shí)，在0.5L的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，一段時(shí)間后，測得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時(shí)反應(yīng)V(N2)正 V(N2)逆（填：＞、＜、＝、不能確定）。欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時(shí)使平衡時(shí)NH3的體積百分?jǐn)?shù)增加，可采取的正確措施是 （填序號(hào)）

A、縮小體積增大壓強(qiáng) B、升高溫度 C、加催化劑 D、使氨氣液化移走

Answer 1

【答案】I．（1）0.002mol/(L·min)；（2）ABC；（3）各1分

（4）CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(g)△H＝－354.8kJ/mol

Ⅱ（1）C（s）+H2O(g)H2(g)+CO(g)（可不標(biāo)狀態(tài)）(2)＝；A

【解析】

試題分析：I．（1）因?yàn)槭堑润w積，因此密度增大了0.12g·L－1，氣體質(zhì)量增大了3×0.12g=0.36g，根據(jù)質(zhì)量差，求出消耗的H2O的物質(zhì)的量0.36/12mol＝0.03mol，v(H2O)＝0.03/(3×5)mol/(L·min)＝0.002 mol/(L·min)；

（2）A、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，CO的含量保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，A正確；B、v正(H2O)=v正(H2)，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；C、根據(jù)摩爾質(zhì)量的定義，氣體的質(zhì)量增大，氣體的物質(zhì)的量增大，因此摩爾質(zhì)量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，C正確，答案選ABC；

(3)①縮小容器的體積，增大壓強(qiáng)，根據(jù)勒夏特列原理，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，圖像是：；

②平衡常數(shù)增大，只改變溫度，說明化學(xué)反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此升高溫度，圖像是：；

（4）①CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－725.8kJ·mol－1，②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1，③H2O(l)=H2O(g) △H=＋44.0kJ·mol－1，CH3OH＋O2=CO＋2H2O(g)，根據(jù)蓋斯定律可知①－②＋2×③得出：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g) △H=(－725.8＋283＋2×44)kJ·mol－1=－354.8kJ·mol－1；

Ⅱ、（1）反應(yīng)的平衡表達(dá)式為： ，依據(jù)平衡常數(shù)概念和原子守恒，它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為：C（s）+H2O(g) H2(g) + CO(g)；

（2）在400℃時(shí)，反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0的K=0.5，則400℃時(shí)，在0.5L的反應(yīng)容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，一段時(shí)間后，測得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，反應(yīng)的Qc==0.5=K，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，v（N2）正＝v（N2）逆；欲使得該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率加快，同時(shí)使平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)增加，可采取的正確措施是讓化學(xué)平衡正向進(jìn)行；A、反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，縮小體積增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行，NH3的體積分?jǐn)?shù)增加，A正確；B、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度速率增大，平衡逆向進(jìn)行，B錯(cuò)誤；C、加催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，C錯(cuò)誤； D．使氨氣液化移走，平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)速率減小，D錯(cuò)誤。答案選A。