题目内容
19．甲醇是有机化工原料，具有重要的工业用途．（1）在容积可变的恒压密闭容器中充有10mol CO与20mol H2，在催化剂作用下发生反应 CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），CO的平衡转化率（α）与温度、压强（p）的关系如图所示．
①能说明该反应已达到平衡状态的是AD（填序号）
A．CO的质量分数保持不变
B．CH3OH浓度与CO浓度相等
C．2v生成（CH3OH）=v消耗（H2）
D．容器中混合气体的密度保持不变
②由图可知，该反应△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
③由起始条件到平衡状态A或平衡状态C，所需时间分别为 tA和tC，则tA＞tC（填“＞”、“＜”或“=”）．
④平衡状态A时，容器体积为10L，则200℃时该反应的平衡常数K=1（mol/l）-2；到达平衡状态B时容器的体积为＜10L．
（2）催化剂具有选择性．25℃时，1mol CH3OH与O2发生反应，生成CO、CO2或HCHO得能量变化如图2所示．（△H1=-158kJ•mol-1，△H2=-283kJ•mol-1，△H3=-676kJ•mol-1，反应物O2（g）和生成物H2O（l）未在图中标出）
①相比无催化剂作用下，有催化剂时v生成（CO）将增大（填“增大”、“减小”或“不变”）；HCHO产率将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②25℃，气态HCHO与O2反应，生成CO和液态水的热化学方程式为2HCHO（g）+O2（g）═2CO（g）+2H2O（l），△H=-470KJ•mol-1．
分析 （1）①A．CO的质量分数保持不变，说明正逆反应速率相等；
B．平衡时CH3OH浓度与CO浓度可能相等，也可能不等，与始起的投料量与转化率有关；
C．2v生成（CH3OH）=v消耗（H2），都反映是正反应方向，未体现正与逆的关系；
D．在体积可变的容器中混合气体的密度保持不变，说明气体的相对分子量不变；
②由图可知，压强一定时，升高温度，平衡时CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应；
③温度越高、压强越大，反应速率越大；
④根据平衡常数表达式和该点所示的有关数据进行计算；A、B温度相同，B的压强比A高，CO转化率更高，平衡时混合气体的物质的量比A小，结合pV=nRT判断体积关系；
（2）①有催化剂时，转化所需时间短，反应速率快；使催化剂平衡不移动，所以HCHO产率不变；
②根据图表可知2HCHO（g）+O2（g）═2CO（g）+2H2O（l）中反应物能量高，生成物能量低，该反应为放热反应，然后依据图中给出数据解答．
解答 解：（1）①A．CO的质量分数保持不变，说明各组分的量不变，正逆反应速率相等，达平衡状态，故正确；
B．平衡时CH3OH浓度与CO浓度可能相等，也可能不等，与始起的投料量与转化率有关，故错误；
C．2v生成（CH3OH）=v消耗（H2），都反映是正反应方向，未体现正与逆的关系，所以不能作平衡状态的标志，故错误；
D．在体积可变的容器中混合气体的密度保持不变，说明气体的相对分子量不变，说明达平衡状态，故正确；
故选AD；
②由图可知，压强一定时，升高温度，平衡时CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，故△H＜0，故答案为：＜；
③C点温度、压强比A的高，温度越高、压强越大，反应速率增大，反应开始到达平衡状态所需的时间要少，所以反应开始到达平衡状态所需的时间tA＞tC，
故答案为：＞；
④从图中看出A点时，CO的转化率为0.5，CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），CO的初始浓度为$\frac{10}{10}$=1mol/l，氢气的初始浓度为$\frac{20}{10}$=2mol/l，则CO变化浓度为0.5mol/l，氢气减少的浓度为1mol/l，故平衡时CO、H2、甲醇的浓度分别为0.5mol/l、1mol/l、0.5mol/l，K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5}{0.5×{1}^{2}}$=1（mol/l）-2，A、B温度相同，B的压强比A高，CO转化率更高，平衡时混合气体的物质的量比A小，由pV=nRT可知，B点时容器的体积VB＜10 L；
故答案为：1（mol/l）-2；＜10 L；
（2）①有催化剂时，转化所需时间短，反应速率快；使催化剂平衡不移动，所以HCHO产率不变，故答案为：增大；不变；
②2HCHO（g）+O2（g）═2CO（g）+2H2O（l）该反应为放热反应，△H=-2（676-158-283）=-470KJ•mol-1，故答案为：2HCHO（g）+O2（g）═2CO（g）+2H2O（l），△H=-470KJ•mol-1．
点评 本题考查了化学平衡状态和化学反应中的能量变化，侧重于图象的分析和反应热的计算的考查，题目难度不大．
小学课堂作业系列答案
金博士一点全通系列答案| A． | c（Z）=0.3 mol•L-1 | B． | c（Y2）=0.35 mol•L-1 | ||
| C． | c（X2）=0.15 mol•L-1 | D． | c（Z）=0.4 mol•L-1 |
| A． | 实验室制快速氨气可用浓氨水滴加到固体NaOH中 | |
| B． | 漂白粉的成分是NaCl与NaClO | |
| C． | 水玻璃应保存在具橡皮塞的玻璃试剂瓶中 | |
| D． | NO气体的收集不能用排空气法 |
| 实验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| c（CH3COCH3）/mol•L-1 | 2.500 | 2.500 | 1.250 | 2.500 |
| c（HCl）/mol•L-1 | 0.500 | 1.000 | 1.000 | 1.000 |
| c（I2）/mol•L-1 | 0.010 | 0.010 | 0.010 | 0.020 |
| v（I2）/10-6 mol•L-1•s-1 | 1.500 | 3.000 | 1.498 | 3.000 |
| A． | I2的起始浓度越大，反应速率越大 | |
| B． | 该反应中HCl是催化剂，c（HCl）的改变不会影响反应速率 | |
| C． | 实验2与实验4两组实验的实验时间相等 | |
| D． | v（I2）/[c（CH3COCH3）•c（HCl）]为常数 |
（1）第一电离能I1是指气态原子X（g）失去一个电子成为气态阳离子X+（g）所需的能量．如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图．
①将Na-Ar之间六种元素用短线连接起来（不必写在答题卷上），构成完整的图象．从上图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是从上到下依次减小
②上图折线中数字5代表元素在周期表中的位置是第三周期ⅤA族；
（2）已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质．下面给出13种元素的X的数值：试结合元素周期律知识完成下列问题：
| 元素 | Al | B | Be | C | Cl | F | Li |
| X的数值 | 1.5 | 2.0 | 1.5 | 2.5 | 2.8 | 4.0 | 1.0 |
| 元素 | Mg | Na | O | P | S | Si | |
| X的数值 | 1.2 | 0.9 | 3.5 | 2.1 | 2.5 | 1.7 |
②某有机化合物分子中含有S-N键，你认为该共用电子对偏向于N原子（填元素符号）．
（3）已知：波长为300nm的紫外光的光子所具有的能量约为399kJ/mol．根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息，说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因：紫外光具有的能量比蛋白质分子中重要的化学键C-C、C-N和C-S的键能都大，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子．
| C--C | C--N | C--S | |
| 键能 KJ/mol | 347 | 305 | 259 |
；| A． | BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间排布为直线，成键电子对数也等于2 | |
| B． | BeF2分子的立体结构为直线形 | |
| C． | SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于4，其空间排布为四面体，成键电子对数等于2，没有孤对电子 | |
| D． | 在气相中，BeF2是直线形而SF2是V形 |
| A． | 丙烯分子中有8个 σ 键，1个 π 键 | |
| B． | 在晶体中，1个Si原子和2个O原子形成2个共价键? | |
| C． | NCl3和 BCl3分子中，中心原子都采用sp3 杂化 | |
| D． | 在“冰→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化过程中，各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是氢键、分子间作用力、极性键 |