Question

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，解决下列问题：

⑴已知某反应的平衡表达式为：

它所对应的化学反应方程式为：

⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）；ΔH=－90.8kJ·mol

②2CH₃OH（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；ΔH=－23.5kJ·mol

③CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）；ΔH=－41.3kJ·mol

总反应：3H₂（g）+3CO（g）CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的ΔH=__________

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

 

该反应的正反应方向是反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：。

(4)从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。

对反应:N₂O₄（g）2NO₂（g）△H>0，在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是。

A．A、C两点的反应速率：A＞C

B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅

C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C

D．由状态B到状态A，可以用加热的方法

E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C

(5)CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)△H=－49.0kJ·mol^－1。现在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是

 

 

Answer 1

【答案】

⑴C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）（2分）

⑵-246.4kJ/mol（2分）⑶放热（1分），75%（2分）⑷D（2分）(5)BDE(2分)

【解析】⑴由平衡常数表达式可知：生成物及其状态为CO（g）和H₂（g），反应物及其状态为H₂O（g），再由质量守恒得反应物还有C（s），方程式为C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），答案：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）；⑵①×2+②+③得总方程式，△H=－90.8kJ·mol^-1×2－23.5kJ·mol^-1－41.3kJ·mol^-1=-246.4kJ·mol^-1,答案：-246.4kJ·mol^-1；⑶升高温度，平衡常数减小，反应进行程度越小，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热方向移动，故正反应为放热反应；

设CO的浓度变化量为c，三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，

CO（g）+H₂O（g）H₂（g）+CO₂（g），

起始（mol·L^－1）：0.020.02000

转化（mol·L^－1）：cccc

平衡（mol·L^－1）：0.02-c0.02-ccc

代入500℃时反应平衡常数有k===9，解得c=0.015，

CO的最大所以转化率为××100%=75%，

⑷A．由图象可知，A、C两点都在等温线上，C的压强大，则A、C两点的反应速率：A＜C，A错误；

B．由图象可知，A、C两点都在等温线上，C的压强大，与A相比C点平衡向逆反应进行，向逆反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大，平衡时NO₂浓度比A的浓度高，NO₂为红棕色气体，则A、C两点气体的颜色：A浅，C深，B错误；C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，C错误；

D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；E由图象可知，A、C两点都在等温线上，平衡常数只受温度影响，温度相同平衡常数相同，所以化学平衡常数K_A=K_C，E错误;

⑸实验1和实验2是全等等效平衡，实验3相当于实验2放大两倍后将体积压缩，A、CH₃OH的平衡浓度2C₁<C₃,A错误；B、实验1从正向建立平衡和实验2从逆向建立平衡，x+y=49.0，B正确；C、该反应是体积缩小的反应，加压后正向移动，2P₂>P₃，C错误，又P₁=P₂,2P₁>P₃，E正确；D、a₁+a₂=1，a₃<a₂，（a₁+a₃）<1，D正确，F错误，选BDE。

考点：热化学方程式化学平衡及计算