Question

Ⅰ、合成氨對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防建設(shè)均具有重要意義．
（1）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行的合成氨反應(yīng)，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），下列能表示達(dá)到平衡狀態(tài)的是

ac

（填序號(hào)）．
a．混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化
b．混合氣體的密度不再發(fā)生變化
c．反應(yīng)容器中N₂、NH₃的物質(zhì)的量的比值不再發(fā)生變化
d．單位時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3a個(gè)N-H鍵
e．三種物質(zhì)的濃度比恰好等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
Ⅱ、能源問(wèn)題是人類(lèi)社會(huì)面臨的重大課題，日本大地震引起的核泄漏事故引起了人們對(duì)核能源的恐慌．而甲醇是未來(lái)重要的綠色能源之一．以CH₄和H₂O為原料，通過(guò)下列反應(yīng)來(lái)制備甲醇．
（1）將1.0molCH₄和2.0molH₂O（g）通入容積為10L的反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），測(cè)得在一定的壓強(qiáng)下CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖．
①假設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H₂表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為

0.0024mol/L?min

；
②100℃時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)為

7.2×10^-5（mol/L）²

．
（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將1.0molCO與2.0molH₂的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，其他條件不變，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是

CD

（填字母序號(hào)）．
A．c（H₂）減小               
B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
C．CH₃OH的物質(zhì)的量增加   
D．重新平衡時(shí)c（H₂）/c（CH₃OH）減小
E．平衡常數(shù)K增大
（3）已知：反應(yīng)：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-116kJ/mol，H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=-184kJ/mol
Ⅱ．
請(qǐng)回答：
①H₂與O₂反應(yīng)生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式是

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol

．
②斷開(kāi)1mol H-O 鍵所需能量約為

463.5

kJ．

Answer 1

分析：I、（1）當(dāng)化學(xué)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、含量不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
II、（1）①100°時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%，變化的甲烷為0.4mol，生成的氫氣依據(jù)反應(yīng)①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ/mol；可知?dú)錃馕镔|(zhì)的量為1.2mol，依據(jù)反應(yīng)速率概念計(jì)算；
 ②依據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度、根據(jù)平衡常數(shù)的概念計(jì)算得到；
（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將1.0molCO與2.0molH₂的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-129.0kJ/mol；平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，其他條件不變，體積減小壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行；（3）①依據(jù)熱化學(xué)方程式的方法和注意問(wèn)題書(shū)寫(xiě)；標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和焓變；
②依據(jù)氫氣和氧氣反應(yīng)生成水的焓變和化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算，△H=拆化學(xué)鍵吸收的能量-形成化學(xué)鍵放出的能量．

解答：解：I、（1）a．該反應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的總的物質(zhì)的量進(jìn)行，壓強(qiáng)降低，故混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故a正確；
b．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，故b錯(cuò)誤；
c．可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，反應(yīng)混合物各組分的濃度不發(fā)生變化，反應(yīng)容器中N₂的物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化，說(shuō)明到達(dá)平衡，故c正確；
d．單位時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)a個(gè)H-H鍵的同時(shí)形成3a個(gè)N-H鍵，都表示正反應(yīng)速率，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，故d錯(cuò)誤；
e．反應(yīng)混合物平衡時(shí)的濃度之比與起始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時(shí)可能等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，也可能不等于，故e錯(cuò)誤；
故答案為：a c；
II、（1）①）①100°時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%，變化的甲烷為0.4mol，生成的氫氣依據(jù)反應(yīng)①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ/mol；可知?dú)錃馕镔|(zhì)的量為1.2mol，用H₂表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率=

1.2mol 100L

5min

=0.0024mol/L?min；故答案為：0.0024mol/L?min；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算平衡濃度、根據(jù)平衡常數(shù)的概念計(jì)算得到
              CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L）0.01    0.02     0       0
變化量（mol/L） 0.004 0.004   0.004    0.012
平衡量（mol/L）0.006  0.016   0.004    0.012
K=

[CO][H 2]3

[CH4][H2O]

=

0.004×0.0123

0.006×0.016

=7.2×10^-5（mol/L）²
故答案為：7.2×10^-5（mol/L）²；
（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將1.0molCO與2.0molH₂的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-129.0kJ/mol；平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，其他條件不變，體積減小壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行．
A、體積減小，c（H₂）增大，故A錯(cuò)誤；
B、壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率都加快，故B錯(cuò)誤；
C、體積減小，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，CH₃OH的物質(zhì)的量增加，故C正確；
D、體積減小，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，重新平衡時(shí)

c(H2)

c(CH3OH)

減小，故D正確；
E、平衡常數(shù)K只隨溫度的而變化，故E錯(cuò)誤；
故選CD；
（3）①H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=-184kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律：①+②×2得到熱化學(xué)方程式為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol，
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol；
②依據(jù)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol，
△H=斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-形成化學(xué)鍵放出的能量=2×436KJ+498KJ-4×H-O=-483.6 kJ，
則得到H-O的鍵能=463.5kJ，故答案為：463.5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法和注意問(wèn)題，蓋斯定律的應(yīng)用，鍵能計(jì)算焓變的方法，電子式的書(shū)寫(xiě)方法，難度較大．