题目内容
火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染．对燃煤废气进行脱碳和脱硫等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的．
（1）脱碳：将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH） 与反应温度T的关系曲线如图Ⅰ所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3
②如图Ⅱ是在恒温密闭容器中，压强为P1时H2的体积分数随时间t的变化曲线，请在该图中画出该反应在P2（P2＞P1）时的H2体积分数随时间t的变化曲线
．
（2）在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的物质的量浓度随时间变化如图Ⅲ所示．
试回答：0～10min内，氢气的平均反应速率为
（3）脱硫：某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．配制100ml一定物质的量浓度的硫酸铵溶液所需玻璃仪器除烧杯、胶头滴管外还需：
（1）脱碳：将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH） 与反应温度T的关系曲线如图Ⅰ所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”）②如图Ⅱ是在恒温密闭容器中，压强为P1时H2的体积分数随时间t的变化曲线，请在该图中画出该反应在P2（P2＞P1）时的H2体积分数随时间t的变化曲线
（2）在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的物质的量浓度随时间变化如图Ⅲ所示．
试回答：0～10min内，氢气的平均反应速率为
0.225mol/（L?min）
0.225mol/（L?min）
；该温度下，反应的平衡常数为5.33
5.33
；（保留三个有效数字）第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数变大
变大
（填变大、减少、不变）．（3）脱硫：某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥．配制100ml一定物质的量浓度的硫酸铵溶液所需玻璃仪器除烧杯、胶头滴管外还需：
玻璃棒、100mL容量瓶
玻璃棒、100mL容量瓶
．分析：（1）①、由图可知最高点反应到达平衡，到达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，升高平衡向逆反应进行，据此判断；
②、增大压强，反应速率加快，到达平衡时间缩短，增大压强平衡向正反应移动，平衡时平衡时氢气的体积分数降低，据此作图；
（2）由图可知，0～10min内二氧化碳的浓度变化为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，根据c=
计算v（CO2），再利用各物质的反应速率之比等于计量数之比计算v（H2）；
利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算平衡常数；
第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CH3OH（g）的体积分数增大；
（3）配制100ml一定物质的量浓度的硫酸铵溶液所需玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管．
②、增大压强，反应速率加快，到达平衡时间缩短，增大压强平衡向正反应移动，平衡时平衡时氢气的体积分数降低，据此作图；
（2）由图可知，0～10min内二氧化碳的浓度变化为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，根据c=
| △c |
| △t |
利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算平衡常数；
第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CH3OH（g）的体积分数增大；
（3）配制100ml一定物质的量浓度的硫酸铵溶液所需玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管．
解答：解：（1）①、由图可知最高点反应到达平衡，达平衡后，温度越高，φ（CH3OH）越小，说明升高温度平衡向逆反应进行，升高温度平衡吸热方向进行，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，即△H3＜0，故答案为：＜；
②增大压强，反应速率加快，到达平衡时间缩短，增大压强平衡向正反应移动，平衡时平衡时氢气的体积分数降低，故在P2（P2＞P1）时的H2体积分数随时间t的变化曲线为：，故答案为：；
（2）由图可知，10min时，反应已经达平衡，△c（CO2）=1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，所以10min内，v（CO2）=
=0.075mol/（L?min），反应速率之比等于计量数之比，故v（H2）=3v（CO2）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min）；
开始CO2的浓度为1mol/L，故容器的体积为
=1L，H2的起始浓度为
=3mol/L，则：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol/L）：1 3 0 0
变化（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75
平衡（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75
故该温度下平衡常数k=
=5.33；
第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CH3OH（g）的体积分数增大，
故答案为：0.225mol/（L?min）；5.33；变大；
（3）配制100ml一定物质的量浓度的硫酸铵溶液所需玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管，故还需要的玻璃仪器为：玻璃棒、100mL容量瓶，
故答案为：玻璃棒、100mL容量瓶．
②增大压强，反应速率加快，到达平衡时间缩短，增大压强平衡向正反应移动，平衡时平衡时氢气的体积分数降低，故在P2（P2＞P1）时的H2体积分数随时间t的变化曲线为：
，故答案为：；（2）由图可知，10min时，反应已经达平衡，△c（CO2）=1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，所以10min内，v（CO2）=
| 0.75mol/L |
| 10min |
开始CO2的浓度为1mol/L，故容器的体积为
| 1mol |
| 1mol/L |
| 3mol |
| 1L |
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol/L）：1 3 0 0
变化（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75
平衡（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75
故该温度下平衡常数k=
| 0.75×0.75 |
| 0.25×0.753 |
第10min后，向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CH3OH（g）的体积分数增大，
故答案为：0.225mol/（L?min）；5.33；变大；
（3）配制100ml一定物质的量浓度的硫酸铵溶液所需玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管，故还需要的玻璃仪器为：玻璃棒、100mL容量瓶，
故答案为：玻璃棒、100mL容量瓶．
点评：本题以燃煤废气进行脱碳和脱硫等处理为载体，考查化学平衡有关图象、反应速率计算、平衡常数计算、影响化学平衡的因素、溶液配制等，难度中等，培养了学生分析问题解决问题的能力，注意（1）①中图象最高点起曲线上的各点都是平衡状态．
练习册系列答案
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（2011?南平二模）火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染．对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的．
NH3?H2O+H+
