Question

10．“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义．
（1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．相关数据如表：

容器	甲	乙
反应物投入量	1mol CO2（g）和3mol H2（g）	1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）
平衡时c（CH3OH）	c1	c2
平衡时能量变化	放出29.4kJ	吸收a kJ

请回答：①c₁=c₂（填“＞”、“＜”或“=”）；a=19.6．
②若甲中反应10s时达到平衡，则用CO₂来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是0.03mol/（L•s）．
（2）治理汽车尾气的反应是2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0．在恒温恒容的密闭容器中通入n （NO）：n（CO）=1：2的混合气体，发生上述反应．下列图象正确且能说明反应在进行到t₁时刻一定达到平衡状态的是cd（选填字母）．

Answer 1

分析 （1）①应用恒温恒容条件下的等效平衡知识来解决；甲、乙是等效平衡，则甲中放出的热量与乙中吸收的热量之和为49.0kJ；
②平衡时能量变化放出29.4kJ，求反应消耗的二氧化碳的物质的量，然后根据v=$\frac{△c}{△t}$计算平均反应速率；
（2）a．平衡常数与温度有关，温度不变，则平衡常数始终不变；
b．t₁时刻CO与二氧化碳物质的量相等，t₁时刻后二者物质的量仍然继续变化；
c．起始通入n（NO）：n（CO）=1：2，二者反应按1：1进行，随反应进行比例关系发生变化，从t₁时刻起n（CO）：n（NO）不再变化，说明到达平衡；
d．到达平衡时，反应物的转化率不变．

解答 解：（1）①应用恒温恒容条件下的乙的投料量极端转化为甲相当于投1mol CO₂（g）和3mol H₂（g），所以两者是等效平衡，所以c₁=c₂，甲、乙是等效平衡，则甲中放出的热量与乙中吸收的热量之和为49.0kJ，则a=49.0kJ-29.4kJ=19.6kJ，
故答案为：=；19.6；
②平衡时能量变化放出29.4kJ，所以反应二氧化碳的物质的量为$\frac{29.4kJ}{49.0kJ}$=0.6mol，所以，然后求平均反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{10s}$=0.03mol/（L•min），
故答案为：0.03；
（2）当反应前后改变的物理量不变时，该可逆反应达到平衡状态，
a中为平衡常数，平衡常数与温度有关，温度不变，则平衡常数始终不变，所以平衡常数不能判断是否达到平衡状态，故a错误；
b为物质的量随时间的变化，一氧化氮与二氧化碳物质的量相等时，各组分的量仍然继续变化，说明没有达到平衡状态，故b错误；
c起始通入n（NO）：n（CO）=1：2，二者反应按1：1进行，随反应进行比例关系发生变化，从t₁时刻起n（CO）：n（NO）不再变化，说明到达平衡，故c正确；
d、反应物的转化率不变，说明达平衡状态，故d正确；
故答案为：cd．

点评 本题考查化学平衡的有关计算、等效平衡、化学平衡状态判断等，（1）中关键是对等效平衡规律的理解掌握，题目难度中等．