Question

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(wèn)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(guó)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(wèn)題：

⑴已知某反應(yīng)的平衡表達(dá)式為：

它所對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

⑵利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下：

①2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）；ΔH=－90.8kJ·mol

②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；ΔH=－23.5kJ·mol

③CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）；ΔH=－41.3kJ·mol

總反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的ΔH=__________

(3)煤化工通常通過(guò)研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實(shí)際問(wèn)題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表所示：

溫度/℃	400	500	800
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

 

該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），若在500℃時(shí)進(jìn)行，設(shè)起始時(shí)CO和H₂O的起始濃度均為0.020mol/L，在該條件下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為：。

(4)從氨催化氧化可以制硝酸，此過(guò)程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。

對(duì)反應(yīng):N₂O₄（g）2NO₂（g）△H>0，在溫度為T(mén)₁、T₂時(shí)，平衡體系中NO₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是。

A．A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＞C

B．A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A深，C淺

C．B、C兩點(diǎn)的氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：B＜C

D．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法

E．A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)：A＞C

(5)CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)△H=－49.0kJ·mol^－1。現(xiàn)在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下。下列說(shuō)法正確的是

 

 

Answer 1

【答案】

⑴C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）（2分）

⑵-246.4kJ/mol（2分）⑶放熱（1分），75%（2分）⑷D（2分）(5)BDE(2分)

【解析】⑴由平衡常數(shù)表達(dá)式可知：生成物及其狀態(tài)為CO（g）和H₂（g），反應(yīng)物及其狀態(tài)為H₂O（g），再由質(zhì)量守恒得反應(yīng)物還有C（s），方程式為C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），答案：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）；⑵①×2+②+③得總方程式，△H=－90.8kJ·mol^-1×2－23.5kJ·mol^-1－41.3kJ·mol^-1=-246.4kJ·mol^-1,答案：-246.4kJ·mol^-1；⑶升高溫度，平衡常數(shù)減小，反應(yīng)進(jìn)行程度越小，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

設(shè)CO的濃度變化量為c，三段式法用c表示出平衡時(shí)各組分個(gè)濃度，

CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），

起始（mol·L^－1）：0.020.02000

轉(zhuǎn)化（mol·L^－1）：cccc

平衡（mol·L^－1）：0.02-c0.02-ccc

代入500℃時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)有k===9，解得c=0.015，

CO的最大所以轉(zhuǎn)化率為××100%=75%，

⑷A．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，則A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，A錯(cuò)誤；

B．由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，與A相比C點(diǎn)平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，向逆反應(yīng)進(jìn)行是減小由于壓強(qiáng)增大導(dǎo)致濃度增大趨勢(shì)，但到達(dá)平衡仍比原平衡濃度大，平衡時(shí)NO₂濃度比A的濃度高，NO₂為紅棕色氣體，則A、C兩點(diǎn)氣體的顏色：A淺，C深，B錯(cuò)誤；C．B、C兩點(diǎn)二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)相同，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量相同，C錯(cuò)誤；

D．在相同壓強(qiáng)下，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則二氧化氮的體積分?jǐn)?shù)增大，所以由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故D正確；E由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度相同平衡常數(shù)相同，所以化學(xué)平衡常數(shù)K_A=K_C，E錯(cuò)誤;

⑸實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2是全等等效平衡，實(shí)驗(yàn)3相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)2放大兩倍后將體積壓縮，A、CH₃OH的平衡濃度2C₁<C₃,A錯(cuò)誤；B、實(shí)驗(yàn)1從正向建立平衡和實(shí)驗(yàn)2從逆向建立平衡，x+y=49.0，B正確；C、該反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，加壓后正向移動(dòng)，2P₂>P₃，C錯(cuò)誤，又P₁=P₂,2P₁>P₃，E正確；D、a₁+a₂=1，a₃<a₂，（a₁+a₃）<1，D正確，F(xiàn)錯(cuò)誤，選BDE。

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式化學(xué)平衡及計(jì)算