Question

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），图1表示该反应进行过程中能量的变化．

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是

C

．
A．△H＞0，△S＞0； B．△H＞0，△S＜0；
C．△H＜0，△S＜0； D．△H＜0，△S＞0．
（2）该图中能量的最高点和最低点之间的差值代表

逆反应的活化能

（3）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂
和3mol H₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）

0.225

mol?L^-1?min^-1．
（4）肼（N₂H₄）是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．已知在101kPa时，32.0gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄完全燃烧反应的热化学方程式是：

N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程；
（2）分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能；
（3）由图2可知，甲醇的浓度变化量为0.75mol/L，根据v=

△c

△t

计算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
（4）根据肼和反应热的关系计算出其燃烧热，并写出其相应的热化学方程式．

解答：解：（1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即△H＜0，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程，即△S＜0，选C；
（2）能量的最高点和最低点之间的差值代表逆反应的活化能，故答案为：逆反应的活化能；
（3）由图2可知，10min达平衡时甲醇的浓度变化量为0.75mol/L，所以v（CH₃OH）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），故答案为：0.225；
（4）32.0g肼的物质的量为1mol，1molN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气放出热量624kJ，所以其热化学反应方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol，故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624KJ/mol．

点评：本题考查平衡图象、化学平衡有关计算、反应速率、化学平衡的影响因素等，难度不大，注意速率之比等于化学计量数之比．