Question

【题目】冬季是雾霾天气高发的季节，其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一。

（1）使用甲醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染。工业上在200℃和10MPa的条件下可用甲烷和氧气通过铜制管道反应制得甲醇，已知一定条件下，CH4和CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol和628kJ/mol则2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H=___。

（2）二甲醚也是清洁能源。用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0。

①某温度下，将2.0molCO(g)和6.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是____。

A.P3>P2，T3>T2

B.P1>P3，T1>T3

C.P1>P4，T2>T3

D.P2>P4，T4>T2

②在恒容密闭容器里按体积比为1：3充入一氧化碳和氢 气，一定条件下反应达到平衡状态．当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是___。

A.氢气的转化率减小 B.逆反应速率先增大后减小

C.化学平衡常数K值增大 D.反应物的体积百分含量增大

（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)

①200K、pPa时，在一个容积为2L的恒温密闭容器中充入1.5molNO和2.0molCO，开始反应至2min时测得CO转化率为30%，则用N2表示的平均反应速率为υ(N2)=___；反应达到平衡状态时，测得二氧化碳为0.8mol，则平衡时的压强为起始压强的__倍(保留两位小数)。

②该反应在低温下能自发进行，该反应的ΔH__0(填“>”、“<”)

③在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应，测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示(已知：t2-t1=t3-t2)则下列说法不正确的是__(填编号)

A.反应在c点未达到平衡状态

B.反应速率a点小于b点

C.反应物浓度a点大于b点

D.NO的转化率：t1~t2 > t2~t3

Answer 1

【答案】-312kJ/mol BC BD 0.075mol/(L·min) 0.89 ＜ D

【解析】

（1）已知一定条件下，CH4和CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol和628kJ/mol，即①CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=-784kJ/mol，②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2=-628kJ/mol，根据盖斯定律：①×2-②×2可得，2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H= -312kJ/mol；

（2）①通过图示可知，温度越高二甲醚的质量分数越小；正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，二甲醚的质量分数增大；

②A．增大反应物浓度，平衡正向移动，正反应速率先增大后减小；

B．逆反应速率先增大后减小，说明平衡逆向移动；

C．化学平衡常数K值增大，说明平衡正向移动；

D．反应物的体积百分含量增大，说明平衡逆向移动；

（3）①根据CO转化率计算消耗CO物质的量，根据v=计算v（CO），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（N2）；由题目信息可知，

利用三段式：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)

起始(mol) 1.5mol 2.0mol 0 0

变化(mol) 0.8mol 0.8mol 0.8mol 0.4mol

平衡(mol) 0.7mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol

根据物质的量之比=压强之比可得，平衡时的压强：起始压强=平衡时的物质的量：初始物质的量；

②正反应为气体物质的量减小的反应，为熵减反应，而△H-T△S<0反应自发进行；

③从t4时刻正反应速率不变，处于平衡状态，t4时刻前未到达平衡，反应向正反应进行，由②中可知为反应热反应，绝热条件下，随反应进行温度升高，温度起主导作用，反应速率加快，而后浓度为主导因素，反应速率减低至平衡状态；

（1）已知一定条件下，CH4和CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol和628kJ/mol，即①CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=-784kJ/mol，②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H2=-628kJ/mol，根据盖斯定律：①×2-②×2可得，2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H= -312kJ/mol，

故答案为：-312kJ/mol；

（2）①2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g) +H2O(g) △H<0，正反应放热，由图示可知温度越高二甲醚的质量分数越小，故温度：T1>T2>T3>T4；正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，二甲醚的质量分数增大，故压强P1>P2>P3>P4，

故答案为：BC；

②A．增大反应物浓度，平衡正向移动，正反应速率先增大后减小，不一定逆向移动，故A错误；

B．逆反应速率先增大后减小，说明平衡逆向移动，故B正确；

C．化学平衡常数K值增大，说明平衡正向移动，故C错误；

D．反应物的体积百分含量增大，说明平衡逆向移动，故D正确；

故答案选BD；

（3）①消耗CO物质的量为2.0mol×30%=0.6mol，v(CO)==0.15mol/(L·min)，速率之比等于化学计量数之比，则v(N2)=v(CO)=×0.15mol/(L·min)=0.075 mol/(L·min)；

利用三段式：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) +N2(g)

起始(mol) 1.5mol 2.0mol 0 0

变化(mol) 0.8mol 0.8mol 0.8mol 0.4mol

平衡(mol) 0.7mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol

根据物质的量之比=压强之比可得，平衡时的压强：起始压强=平衡时的物质的量：初始物质的量== 0.89，则平衡时的压强为起始压强的0.89倍，

故答案为：0.075 mol/(Lmin)；0.89；

②正反应为气体物质的量减小的反应，为熵减反应，△S<0，而△H-T△S<0反应自发进行，该反应在低温下能自发进行，该反应的△H<0，

故答案为：<；

③从t4时刻正反应速率不变，处于平衡状态，t4时刻前未到达平衡，反应向正反应进行，由②中可知为反应热反应，绝热条件下，随反应进行温度升高，温度起主导作用，反应速率加快，而后浓度为主导因素，反应速率减低至平衡状态；

A．反应在c点未达到平衡状态，故A正确；

B．由图可知，反应速率a点小于b点，故B正确；

C．反应物浓度a点大于b点，故C正确；

D．NO的转化率：t1～t2<t2～t3，故D错误，

故答案选D。