题目内容
【题目】“神十搭载的长征F改进型火箭推进剂之一为无色气体N2O4，N2O4与NO2转换的热化学方程式为：N2O4(g)
2NO2(g) △H=+24.4KJ/mol
(1)将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是 。
a．v正(N2O4)=2v逆(NO2) b．体系颜色不变
c．气体平均相对分子质量不变 d．气体密度不变
达到平衡后，保持体积不变升高温度，再次到达平衡时，则混合气体颜色 (填“变深”、“变浅”或“不变”)，判断理由 。
（2)T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，发生反应：CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)，经过3min，反应达到平衡。已知平衡时c(CH4)=0.5mol/L
①0～3min内，该反应的平均反应速率v(H2)=____________。
②T℃时，该反应的平衡常数K=___________。
(3)在一定条件下用CO和H2可以制得甲醇，CH3OH和CO的燃烧热为别725.8 kJ/mol ，283.0 kJ/mol，1 mol液态水变成气态水吸热44.0 kJ，写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式： 。
(4)工业上用CO与H2在催化剂作用下合成CH3OH,其反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。按n(CO) : n(H2)=1 : 2向密闭容器中充入反应物，测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。
P1_________P2(填“<”“>”或“=”)
②在C点时，CO转化率为____________。
【答案】(15分)(1)bc(2分)；变深(1分)正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深(2分)
(2)①v(H2)=0.5moL/(L·min)(2分)，②K=6.75(mol/L)2(2分)
(3)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH=-354.8kJ∕mol(2分)
(4)①>(2分)，②75%(2分)
【解析】
试题分析：(1)a．应是2v正(N2O4)=v逆(NO2) 时反应达到平衡状态，故a错误；b．体系颜色不变，说明二氧化氮浓度不变，反应到达平衡状态，故b正确；c．混合气体总质量不变，随反应减小混合气体总物质的量增大，平均相对分子质量减小，当气体平均相对分子质量不变时，反应到达平衡状态，故c正确；d．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，气体密度始终不变，故d错误，正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深；
(2)①向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，发生反应：CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g)，反应开始c(CH4)=1molL-1，经过tmin，反应达到平衡．已知平衡时，c(CH4)=0.5molL-1，v(CH4)=
=
mol/(Lmin)，速率之比等于化学计量数之比，则v(H2)=3v(CH4)=3×mol/(Lmin)=
mol/(Lmin)；
②T℃时，1L恒容密闭容器中
CH4(g)+H2O
CO(g)+3H2(g)
起始量(mol)： 1 1 0 0
变化量(mol)： 0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量(mol)： 0.5 0.5 0.5 1.5
平衡常数K=
=
=6.75；
(3)由CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-283.0kJmol-1和-725.8kJmol-1，则
①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJmol-1
②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-725.8kJmol-1
③H2O(l)=H2O(g)△H=-44KJ/mol
由盖斯定律可知用②-①+③×2得反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(g)，该反应的反应热△H=-725.8kJmol-1-(-283.0kJmol-1)+2×44KJ/mol=-354.8kJmol-1；
(4)①由300℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2；
②设向密闭容器充入了1molCO和2molH2，CO的转化率为x，则
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)
起始 1 2 0
变化 x 2x x
结束 1-x 2-2x x
在C点时，CH3OH的体积分数=
=0.5，解得x=0.75。
