Question

【题目】随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%，二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅减少。

（1）在恒温，容积为1L恒容容器中，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6kJmol-1)，请回答下列问题：

写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：___。

②ΔH2=___kJmol-1。

③在相同条件下，充入1molSO3和0.5mol的O2，则达到平衡时SO3的转化率为___；此时该反应___(填“放出”或“吸收”)___kJ的能量。

（2）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。

①CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJmol-1，测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3min到9min，v(H2)=___molL-1min-1。

②能说明上述反应达到平衡状态的是___(填编号)。

A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1

B.混合气体的密度不随时间的变化而变化

C.单位时间内消耗3molH2，同时生成1molH2O

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

③为加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有___(填编号)。

A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入水蒸气 D.使用合适的催化剂

（3）工业上，CH3OH也可由CO和H2合成。参考下表中合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是___。

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10-2	2.4×10-4	1×10-5

A.该反应正反是放热反应

B.该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应ΔS<0

C.在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1molCO和0.2molH2，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100

D.工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

Answer 1

【答案】S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJmol-1 -78.64 20% 吸收 19.66 0.125 D B AC

【解析】

（1）①1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热，据此结合图象分析；

②根据热化学方程式：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=-196.6KJmol-1计算；

③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2，与原来的初始量相同，所以两次平衡是等效平衡，即平衡时SO2为0.2mol，SO3为0.8mol；当反应逆向进行时反应热大小不变，符号相反，根据物质的量之比等于热量比求算；

（2）①根据v=计算出v（CH3OH），然后根据速率之比等于化学计量数之比求出v（H2）；

②根据平衡状态的判断标准：正逆反应速率相等；各组分浓度保持不变及由此衍生的其它物理量进行分析。

③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，温度升高K值减少，所以正反应是放热反应，

A．升高温度，化学反应速率，平衡逆向移动，使体系中气体的物质的量增加；

B．缩小容器的容积，反应物浓度变大，反应速率加快，平衡正向移动，气体的物质的量减少；

C．再充入CO2气体，化学反应速率，平衡正向移动，物质的量增加；

D．使用合适的催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，物质的量不变；

（3）A．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动；

B．根据△G=△H-T△S判断，△G>0，反应不能自发进行；△G<0，反应自发进行；

C．利用三段式计算出平衡时平衡混合物各组分的浓度，代入平衡常数的表达式计算；

D．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，不利用原料气转化。

(1)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,所以,硫的物质的量为1mol；由图1可知1molS(s)完全燃烧生成SO2放出的热量为297KJ,所以硫的燃烧热的热化学方程式为：S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJmol-1；

故答案为：S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJmol-1；

②由图1可知，参加反应的n(SO2)=1mol0.2mol=0.8mol，根据热化学方程式：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=-196.6KJmol-1；可知，△H2=0.4△H=0.4×(196.6 Jmol-1)=78.64 Jmol-1；

故答案为：78.64；

③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2，则与原来的初始量相同，所以两次平衡是等效平衡，即平衡时SO2为0.2mol，SO3为0.8mol；所以SO3转化了0.2mol,则达到平衡时SO3的转化率为0.2mol1mol×100%=20%;已知2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=-196.6KJmol-1，当反应逆向进行时反应热大小不变，符号相反，所以SO3转化SO2时反应吸热,热量为196.6KJ×=19.66KJ；

故答案为：20%；吸收；19.66；

(2)①由图象可知：v(CH3OH)= =mol/(Lmin)，v(H2)=3v(CH3OH)=0.125mol/(Lmin)；

故答案为：0.125mol/(Lmin)；

②A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1时，没有达到平衡状态，故A错误；

B．由于气体的总质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，气体的密度都不变，故B错误；

C．化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内每消耗3molH2，同时生成1molH2O，故C错误；

D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，说明达到平衡状态，故D正确；

故选：D。

③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，温度升高K值减少，所以正反应是放热反应，所以△H<0，

A.升高温度，化学反应速率，平衡逆向移动，使体系中气体的物质的量增加，故A错误；

B.缩小容器的容积，反应物浓度变大，反应速率加快，平衡正向移动，气体的物质的量减少，故B正确；

C.再充入CO2气体，化学反应速率，平衡正向移动，物质的量增加，故C错误；

D.使用合适的催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，物质的量不变，故D错误；

故选：B；

(3)A.由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，故A正确；

B.反应为放热反应△H<0，△G=△HT△S<0，反应自发进行，△S<0，低温下，反应也可以自发进行，故B错误；

C.对于可逆反应： CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

开始(mol/L):0.1 0.20 0

变化(mol/L):0.05 0.1 0.05

平衡(mol/L):0.05 0.1 0.05

所以平衡常数k==100，故C正确；

D.增大压强，平衡向正反应移动，有利于原料气转化。由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，故升高不利用原料气转化，采取250℃温度，考虑反应速率与催化剂的活性，故D错误；

故选：AC。