Question

7．（1）已知：
①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H1=-571.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H2=-566.0kJ•mol^-1
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H3=-90.8kJ•mol^-1
计算甲醇蒸气的燃烧热△H=-763.8kJ•mol^-1
（2）在某温度下，发生可逆反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.0kJ．mol^-1   
①向某容器中充入1.0molH₂O（g）和1.0mol CO（g），在一定条件下发生上述反应．混合气体中CO的物质的量与时间关系如下表所示：

	0	5min	10min	15min	20min	25min
Ⅰ（800℃）	1.0	0.80	0.70	0.65	0.50	0.50
Ⅱ（800℃）	1.0	0.7	0.60	0.50	0.50	0.50

相对实验Ⅰ，实验Ⅱ可能改变的条件可能是增大压强（或缩小体积）、加催化剂，该温度下，平衡常数=1．
②若开始向绝热容器中投入一定量二氧化碳、氢气在一定条件下发生上述可逆反应．下列图象正确且说明可逆反应达到平衡状态的是A．（填序号）（Mr为反应混合物的平均相对分子质量）

（3）对燃煤烟气和汽车尾气进行脱硝、脱碳和脱硫等处理，可实现绿色环保、节能减排等目的．汽车尾气脱硝脱碳的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$  N₂（g）+2CO₂（g）△H=-QkJ/mol．
一定条件下，在一密闭容器中，用传感器测得该反应在不同时间的NO和CO浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/mol•L-1	1.00×10-3	4.50×10-4	2.50×10-4	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO）/mol•L-1	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

前2s内的平均反应速率υ（N₂）=1.88×10^-4mol/（L•s）；
达到平衡时，CO的转化率为25%．
（4）氨气是重要化工原料，在国民经济中占重要地位．在恒温、容积相等的恒容密闭容器中投入一定量氮气、氢气，发生如下可逆反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.40kJ．mol^-1 实验测得起始、平衡时的有关数据如表所示：

容器编号	起始时各物质的物质的量/mol			平衡时反应中的能量变化
	H2	N2	NH3
Ⅰ	3 n	n	0	放出热量a kJ
Ⅱ	3 n	2 n	0	放出热量b kJ
Ⅲ	6 n	2 n	0	放出热量c kJ

下列判断正确的是BC．
A．N₂的转化率：Ⅱ＞Ⅰ＞ⅢB．放出热量：a＜b＜92.4n
C．达到平衡时氨气的体积分数：Ⅲ＞ⅠD．平衡常数：Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ

Answer 1

分析 （1）①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₁=-571.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol^-1
③CO（g）+2H₂（g）═CH3OH（g）△H₃=-90.8kJ•mol^-1
根据盖斯定律知，①+②×$\frac{1}{2}$-③得：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；
（2）①从数据看，I和II达到相同状态，说明平衡没有移动，若该可逆反应是等气体分子数反应，则增大压强，平衡不移动，或者加入催化剂也能加快反应速率，平衡不移动；
等气体分子数反应，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，达到平衡时，各物质的物质的量都等于0.5mol，根据K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$计算；
②A、开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，反应吸热，开始温度下降，当温度不变时达到平衡状态；
B、开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，氢气体积分数由最大逐渐减小．
C、反应热只与化学计量数有关，与反应限度无关．
D、因为总质量不变，总物质的量也不变，根据混合气体平均相对分子质量=$\frac{m（总）}{n（总）}$判断；
（3）依据反应速率V=$\frac{△c}{△t}$计算一氧化碳的反应速率，结合反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算氮气的反应速率，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（4）A、实验I和III比较，实验III相当于实验I体积压缩一半，加压时平衡向正方向移动，I、II实验中氢气量相等，氮气量越多，氮气转化率减小，据此回答；
B、根据可逆反应特点，3mol氢气和1mol氮气不能完全生成NH₃；
C、根据压强对化学平衡移动的影响来回答；
D、温度不变，平衡常数不变．

解答 解：（1）①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₁=-571.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol^-1
③CO（g）+2H₂（g）═CH3OH（g）△H₃=-90.8kJ•mol^-1
根据盖斯定律知，①+②×$\frac{1}{2}$-③得：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=-571.6kJ•mol^-1-566.0kJ•mol^-1×$\frac{1}{2}$+90.8kJ•mol^-1=-763.8kJ•mol^-1，
故答案为：-763.8kJ•mol^-1；
（2）①从数据看，I和II达到相同状态，说明平衡没有移动，若该可逆反应是等气体分子数反应，且反应物和产物都是气态，增大压强，平衡不移动，能缩短达到平衡的时间；加入催化剂也能加快反应速率，缩短达到平衡时间；
等气体分子数反应，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，达到平衡时，各物质的物质的量都等于0.5mol，所以K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.5mol×0.5mol}{0.5mol×0.5mol}$=1，
故答案为：增大压强（或缩小体积）、加催化剂；1；
②A、开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，反应吸热，开始温度下降，当温度不变时达到平衡状态，故A正确；
B、开始投入二氧化碳和氢气，从逆方向进行反应，氢气体积分数由最大逐渐减小，故B错误．
C、反应热只与化学计量数有关，与反应限度无关，所以焓变一直不变，故C错误．
D、因为总质量不变，总物质的量也不变，所以混合气体平均相对分子质量=$\frac{m（总）}{n（总）}$始终不变，故D错误．
故选：A．
（3）前2s内的平均反应速率v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（CO）=$\frac{1}{2}$×$\frac{3.60×10{\;}^{-3}mol/L-2.85×10{\;}^{-3}mol/L}{2s}$=1.88×10^-4mol/（L•s），
CO的平衡转化率=$\frac{3.60×10{\;}^{-3}mol/L-2.70××10{\;}^{-3}mol/L}{3.60×10{\;}^{-3}mol/L}$×100%=25%，
故答案为：1.88×10^-4；25%；
（4）A、实验I和III比较，实验III相当于实验I体积压缩一半，加压时平衡向正方向移动，N₂转化率增大，III中氮气转化率大于I中氮气转化率；I、II实验中氢气量相等，氮气量越多，氮气转化率减小，I中氮气转化率大于II中氮气转化率，故III、I、II中氮气转化率依次增大，A错误；
B、可逆反应的热化学方程式表示：1mol氮气和3mol氢气完全反应放出92.4kJ热量．根据可逆反应特点，3mol氢气和1mol氮气不能完全生成NH₃．II生成的氨气量大于I，B项正确；
C、如果平衡不移动，III中氨气量是I中2倍，氨气体积分数相等．在恒容条件下，I容器加压变成III，增大压强，平衡向生成NH₃方向移动，氨体积分数增大，C正确；
D、温度不变，平衡常数不变，三个容器中平衡常数相等，D错误．
故选BC．

点评 本题考查化学平衡的标志、平衡常数的计算及化学平衡移动原理、盖斯定律的计算应用等，知识点较多，综合性很强，难度中等．