Question

【题目】CO、NH3是工业生产中的常用气体，研究其在工业上的反应过程对提高生产效率尤为重要。

I.工业上用CO和H2做原料可以合成甲醇，作为液体燃料。已知：

① 2H2(g)＋CO(g) ＋O2(g) = 2H2O(g)＋CO2(g) ΔH1= －594.1kJ/mol

② 2CH3OH(l)＋3O2(g) = 4H2O(g)＋2CO2(g) ΔH2 = －1452kJ/mol

（1）请写出用CO(g)和H2(g)合成1mol液态甲醇的热化学反应方程式：______________。

（2）一定温度下，在容积为2L的恒容容器中加入3mol H2和2mol CO，当反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡时，测得容器内的压强是反应前压强的，计算得该温度下反应的平衡常数K=____________。保持恒温恒容，向上述达到平衡的容器中再通入CO(g)和CH3OH(g)，使得CO(g)和CH3OH(g)浓度均为原平衡的2倍，则平衡移动方向为________移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。

II.对于氨的合成反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　△H＜0，在密闭容器内充入0.1mol/L N2和0.3 mol/L H2。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如下图，试回答问题：

（3）恒容条件下，从开始反应到建立起平衡状态，v(N2)＝_________；反应达到平衡后，第5分

钟末只改变反应温度，保持其它条件不变，则改变条件后NH3的物质的量浓度不可能为_____。

A. 0.20 mol/L B. 0.12 mol/L C. 0.10 mol/L D. 0.08 mol/L

（4）在第5分钟时将容器的体积缩小一半，反应在第8分钟时达到新的平衡，此时NH3的浓度约为0.30 mol/L。请在上图中画出第5分钟之后的NH3浓度的变化曲线______。

（5）其它条件不变，若只把容器改为恒压容器，加入0.2 molN2和0.6 molH2，达到平衡时，NH3的体积分数为m%。若向容器中继续加入0.2 molN2和0.6 molH2，，在同样的温度下达到平衡时，NH3的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是______。

A．m>n B．m<n C．m=n D．无法比较%

Answer 1

【答案】 2H2(g)＋CO(g)=CH3OH(l) ΔH= +131.9kJ/mol 4 L2·mol-2 不 0.0125 mol/（L·min） AC C

【解析】I. （1）已知：

① 2H2(g)＋CO(g) ＋O2(g) = 2H2O(g)＋CO2(g) ΔH1= －594.1kJ/mol

② 2CH3OH(l)＋3O2(g) = 4H2O(g)＋2CO2(g) ΔH2 = －1452kJ/mol

根据盖斯定律，由①-×②可得反应：2H2(g)＋CO(g)=CH3OH(l) ΔH=ΔH1-×ΔH2 =－594.1kJ/mol -×（－1452kJ/mol）= +131.9kJ/mol；

（2）达到平衡状态，测得容器内的压强是反应前压强的，设反应后生成的甲醇的物质的量为X，据此列方程求解：

2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）

起始量（mol） 3 2 0

变化量（mol） 2X X X

平衡量（mol） 3-2X 2-X X

根据测得容器内的压强是反应前压强的得， =，X=1，

反应的平衡常数K===4（L/mol）2，该反应的平衡常数为4（L/mol）2；

该反应的平衡常数表示式为：K=；保持恒温恒容，向上述达到平衡的容器中再通入CO(g)和CH3OH(g)，使得CO(g)和CH3OH(g)浓度均为原平衡的2倍，则Q==K，平衡不移动；

II. （3）根据图中信息可知，min时达到平衡状态，v(NH3)＝=0.025 mol/（L·min），v(N2)＝ v(NH3)＝0.0125 mol/（L·min）；反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　是可逆反应，反应不可能完全转化，改变条件后0<c(NH3)<0.2mol/L，且温度改变，平衡一定移动，c(NH3)不再等于0.10 mol/L，答案选AC；（4）在第5分钟末将容器的体积缩小一半的瞬间，氨气的浓度变为0.2mol/L。由于增大压强平衡向正反应方向移动，所以最终的图像应该是

（5）保持其它条件不变，若只把容器改为恒压容器，加入0.2molN2和0.6molH2，达到平衡时，NH3的体积分数为m%．若向容器中继续加入0.2molN2和0.6molH2，相当于将两份合在一起，体积扩大一倍，各组分的量增加一倍，所以NH3的体积分数为不变，则两者体积分数相等，答案选C。