Question

【题目】对CO2及氮氧化物的研究有更大意义：

（1）CO2与H2可用来合成可再生能源甲醇，已知CH3OH（l）标准燃烧热△H=-726.5kJ/mol、H2的燃烧热数值为285.8kJ/mol，则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=___。

（2）用NH3催化还原NOx时包含以下反应。

反应I：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H1<0

反应Ⅱ：4NH3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g) + 6H2O(l) △H2>0

反应Ⅲ：2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H3<0

① 反应I在容积固定密闭容器内进行，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是___。

A．该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡

D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡

②将物质的量之比为2：1的NO、O2混合气体置于恒温密闭容器中发生反应Ⅲ，正、逆反应速率随时间变化曲线如图所示。在t1时，保持容器压强不变，充入一定量的NO2，t2时建立新的平衡，请在答题纸中画出t1～t3正、逆反应速率随时间变化曲线。___

（3）一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应：

反应1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H1

反应2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2

反应3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H3

其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，它们随温度变化的曲线如图所示。则△H2__△H3（填“大于”、“小于”、“等于”），理由是___。

Answer 1

【答案】-130.9kJ/mol CD 小于 由图l可知，随着温度升高，K1增大，则△H1＞0，根据盖斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3

【解析】

(1)题给的两个燃烧热化学方程式为

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5kJ/mol ①

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol ②

则3×②-①得：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-130.9kJ/mol

答案为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-130.9kJ/mol

(2) ①对于反应4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H1<0

A．从图中可以看出，达平衡前n(N2)的关系为A>B>C，即表明反应速率A>B>C，该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)，A错误；

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子数，但活化分子百分数不变，B错误；

C．从反应式可以看出，4NH3、6H2O所含H-O键与N-H键的数目相等，所以当单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡，正确；

D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，正确。

故答案为CD

②在t1时，保持容器压强不变，充入一定量的NO2。则在充入NO2的瞬间，c(NO2)增大，c(NO)、c(O2)减小，即正反应速率增大，同时逆反应速率减小，在t2时建立新的平衡，t2～t3段速率不变。

答案为：

(3) 反应1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H1

反应2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2

将反应1+反应2，可得反应3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H3=△H1+△H2

由图象信息知，随着温度的升高，K1增大，K2、K3减小，说明反应1为吸热反应，反应2、反应3为放热反应，即△H1>0、△H2<0、△H3<0

再由△H3=△H1+△H2，便可得出：△H2＜△H3

答案为：由图l可知，随着温度升高，K1增大，则△H1＞0，根据盖斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3