题目内容

9．研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题．
（1）CO可用于合成甲醇．在压强为0.1MPa条件下，在体积为b L的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H2，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图：
 （ⅰ）该反应属于放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（ⅱ）100℃时，若一个可逆反应的平衡常数K值很大，对此反应的说法正确的是c（填序号）．
a．该反应使用催化剂意义不大
b．该反应发生将在很短的时间内完成c．该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小
d．该反应一定是放热反应
（ⅲ）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO、2a mol H2，达到平衡时CO的转化率增大（填“增大”、“不变”或“减小”，下同），平衡常数不变．
（ⅳ）在某温度下，向一容积不变的密闭容器中充入2.5mol CO、7.5mol H2，反应生成CH3OH（g）达到平衡时，CO的转化率为90%，此时容器内压强为开始时压强的0.55倍．
（2）某温度下，若将CO2（g）和H2（g）以体积比1：4混合，在适当压强和催化剂作用下可制得甲烷，已知：
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1
则CO2（g）和H2（g）反应生成甲烷和液态水的热化学方程式为CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-252.9kJ•mol-1．

分析 （1）（i）由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，据此判断；
（ii）可逆反应的平衡常数越大，说明反应进行的程度越大，不能说明反应速率快慢、不能说明该反应在通常条件下一定可以发生、不能说明反应是吸热还是放热；
（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H2（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动；化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变；
（iv）计算参加反应的CO的物质的量，利用差量法计算平衡时反应混合物的物质的量变化量，进而计算平衡时总的物质的量，利用恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比解答；
（2）根据盖斯定律书写目标热化学方程式．

解答 解：（1）（i）由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，则正反应为放热反应；
故答案为：放热；
（ii）a．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，不能说明该反应在通常条件下一定可以发生，该反应可能需要催化剂才可以进行，故a错误；
b．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，不能说明该条件下反应速率很快，故b错误；
c．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，反应达平衡时至少有一种反应物的百分含量很小，故c正确；
d．可逆反应的平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，不能说明该反应是吸热还是放热，故d错误，
故答案为：c；
（iii）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H2（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，CO的转化率增大，化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变，
故答案为：增大；不变；
（iv）参加反应的CO的物质的量为2.5mol×90%=2.25mol，则：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g） 物质的量减少△n
1                                                           2
2.25mol                                              4.5mol
故平衡时总的物质的量为2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol，恒温恒容下压强之比等于物质的量之比，故平衡时容器内压强为开始时压强的$\frac{5.5mol}{2.5mol+7.5mol}$=0.55倍，
故答案为：0.55；
（2）已知：①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H1=-890.3kJ•mol-1
②H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H2=-285.8kJ•mol-1，
利用盖斯定律，将②×4-①可得：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=4×（-285.8kJ•mol-1）-（-890.3kJ•mol-1）=-252.9kJ•mol-1，
故答案为：CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（l）△H=-252.9kJ•mol-1．

点评 本题考查化学平衡图象、化学平衡有关计算、化学平衡常数、影响化学平衡的因素、热化学方程式书写，是对知识的综合运用，应加强平时知识的积累，难度中等．

练习册系列答案
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20．某课外小组探索利用废合金（含有铝、铁、铜）粉末制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，其实验方案如下：

试回答下列问题：
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（4）滤液E经蒸发浓缩、冷却结晶得绿矾晶体，然后再经过滤、洗涤、干燥即得成品．洗涤时，下列试剂最好选用c．
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（5）由滤渣F制CuSO4溶液有途径I和途径Ⅱ两种，你认为最佳途径是途径Ⅱ，理由是途径Ⅰ消耗H2SO4的量多，且产生污染环境的SO2气体（或途径Ⅱ消耗H2SO4的量少，且不产生污染环境的SO2气体）．
17．下列配制的溶液浓度偏高的是（　　）
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离子Cu2+H+Cl-SO42-
c/mol/L0.5220.5
电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件下）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶液现象）阳极上收集到氧气的质量为0.1mol．
14．对于易燃、易爆、有毒等化学物质，往往会在其包装上面贴上危险警告标签．下面所列物质，贴错了包装标签的是（　　）
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1．钡（Ba）和锶（Sr）及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO4和SrSO4都是难溶性盐．工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐．
已知：
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①升高温度，平衡常数K减小；
②增大CO32-的浓度，平衡常数K不变．
（3）已知，SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与BaSO4和BaCO3类似，设计实验证明上述过程中SrSO4是否完全转化成SrCO3．实验所用的试剂为盐酸；实验现象及其相应结论为若沉淀完全溶解，则证明SrSO4完全转化成SrCO3，否则为完全转化．
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C．正极为Fe，负极为Cu，电解质溶液为Fe2（SO4）3溶液
D．正极为Ag，负极为Zn，电解质溶液为CuSO4溶液

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