Question

【题目】对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体（CO、NO等）相互反应转化为无毒气体。

（1）2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g)　ΔH<0，对于该反应，温度不同（T2>T1）、其他条件相同时，下列图像正确的是________（填代号）。

（2）汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件下可以发生如下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。830℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K=1.0。

起始物质的量	甲	乙	丙
n(H2O)/mol	0.10	0.20	0.20
n(CO)/mol	0.10	0.10	0.20

①该反应的平衡常数表达式为K=________________。

②乙容器中CO的平衡转化率为________。

比较甲、丙两容器中CO的平衡转化率：甲________丙（填“>”、“=”或“<”）。

③丙容器中，通过改变温度，使CO的平衡转化率降低，则温度________（填“升高”或“降低”）。

（3）以天然气为原料制备甲醇的方法有水煤气法和直接氧化法。涉及的反应有：

直接氧化法： 2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)　ΔH1=-251kJ·mol-1

水煤气法： 2CH4(g)+O2(g)=2CO(g) +4H2(g)　ΔH2=-70.8kJ·mol-1

CO(g) +2H2(g) =CH3OH(g)　ΔH3

则ΔH3=__________kJ·mol-1

Answer 1

【答案】甲 c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O) 2/3 = 升高 -90.1

【解析】

（1）根据影响化学平衡移动的因素以及化学平衡移动的方向来判断即可；
（2）①根据平衡常数的表达式进行解答；

②根据“三段式”及平衡常数求乙容器中CO的转化率；对于反应前后系数和不变的反应来说,同比例增加反应物，相等于加压过程进行分析；两种物质参加反应，只增加一种物质的浓度，另外一种物质转化率会增大；

③该反应为放热反应，升高温度，平衡左移，据此分析；

（3）根据盖斯定律进行相关计算。

（1）甲，升高温度,化学平衡逆向移动,化学反应速率会迅速增大,会离开原来的速率点，故甲正确；

乙、升高温度,化学反应速率会迅速增大,所以T2时先达到化学平衡状态,并且化学平衡逆向移动，一氧化氮的转化率减小，故乙错误；
丙、对于反应: 2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g)，T不变,增大压强,平衡正向移动,一氧化碳的体积分数会减小,故丙错误；
综上所述，本题选甲。

（2）①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)反应的平衡常数表达式为K= c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)；综上所述，本题答案是：c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)。

②设乙容器中CO消耗的物质的量为xmol，

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

初始量: 0.1 0.2 0 0

变化量: x x x x

平衡量: 0.1-x 0.2-x x x

则K= x2/(0.1-x)（0.2-x）=1, 计算得出x=1/15mol，所以乙容器中CO的转化率为1/（15×0.1）=2/3；

根据投料情况知道,乙相当于在甲的基础上增加了水蒸气的投料,所以会使得一氧化碳的转化率增大,丙装置投料是甲装置的2倍,对于化学反应前后系数和不变的反应来说,建立的平衡是等效的,所以两种情况下,转化率是相等的,即甲丙中一氧化碳的转化率相等；
因此，本题正确答案是: 2/3，= 。

③该反应为放热反应，升高温度，平衡左移，使CO的平衡转化率降低；

综上所述，本题答案是：升高。

（3）①2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)　ΔH1=-251kJ·mol-1

②2CH4(g)+O2(g)=2CO(g) +4H2(g)　ΔH2=-70.8kJ·mol-1

根据盖斯定律可知，①-②得：2CO(g) +4H2(g) =2CH3OH(g)，ΔH1-ΔH2　=-251+70.8=-180.2 kJ·mol-1，化简后可得：CO(g) +2H2(g) =CH3OH(g)　ΔH3=-90.1 kJ·mol-1；

综上所述，本题答案是：-90.1。