Question

在高温、高压下CO具有极高的化学活性，能与多种单质或化合物反应．
（1）若在恒温恒容的容器内进行反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有

 

．（填字母）
A．容器内的压强保持不变             B．容器中H₂浓度与CO浓度相等
C．容器中混合气体的密度保持不变      D．CO的生成速率与H₂的生成速率相等
（2）在一容积为2L的密闭容器内加入2mol的CO和6mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；反应达到平衡时，CO的转化率大于70%，则 CH₃OH的物质的量浓度可能为

 

．
A．0.9mol/L     B．1.0mol/L       C．1.5mol/L      D.0.5mol/L
若经过3分钟，CH₃OH达到了以上浓度，则v（CO）=

 

，该反应的化学平衡常数表达式为：K=

 

．
（3）一定条件下，CO与H₂可合成甲烷，反应方程式为：CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）
①一定条件下，该反应能够自发进行的原因是

 

．
②已知部分键能数据如下：

化学健	C≡O	H-H	C-H	H-O
键能（kJ/mol）	a	b	c	d

则该反应的△H=

 

（用含a、b、c、d的式子表示）．
（4）利用NH₃和CH₄等气体除去烟气中的氮氧化物．已知：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ?mol^-1； 欲计算反应CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）+2N₂（g）的焓变△H₂ 则还需要查询某反应的焓变△H₃，当反应中各物质的化学计量数之比为最简整数比时，△H₃=b kJ?mol^-1，该反应的热化学方程式是

 

． 据此计算出△H₂=

 

kJ?mol^-1 （用含a、b的式子表示）．
（5）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反应方程式为：CH₃OH（g）+CO（g）?HCOOCH₃（g）
△H=-29.1kJ?mol^-1．科研人员对该反应进行了研究．部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强范围是

 

．
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,焓变和熵变,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,化学反应速率变化曲线及其应用,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：化学平衡专题

分析：（1）恒温恒容的容器内进行反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），平衡标志是正逆反应速率相同，各组分含量不变；
（2）CO的转化率大于70%，结合平衡三段式列式计算，依据反应速率和平衡常数概念计算和书写；
（3）①依据自发进行的判断依据分析，△H-T△S＜0；
②反应焓变=反应物键能之和-生成物键能之和得到；
（4）根据化学方程式和盖斯定律来解答本题；
（5）①依据转化率曲线分析判断；
②图象分析速率随温度变化的趋势分析回答．

解答： 解：（1）在恒温恒容的容器内进行反应C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），
A、反应前后气体压强变化的反应，容器内的压强保持不变，说明反应达到平衡，故A确；
B、容器中H₂浓度与CO浓度相等不一定达到平衡，故B误；
C、反应中有固体碳反应，平衡变化，气体质量发生变化，容器中混合气体的密度保持不变，能说明反应达到平衡，故C确；
D、O的生成速率与H₂的生成速率相等，证明反应正向进行，故D错误；
故答案为：AC；
（2）在一容积为2L的密闭容器内加入2mol的CO和6mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；反应达到平衡时，CO的转化率大于70%，
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
起始量（mol）  2      6           0
变化量（mol） 1.4    2.8         1.4
平衡量（mol）  0.6    3.2         1.4
甲醇的浓度为=

1.4mol

2L

=0.7mol/L，CO的转化率大于70%，则甲醇浓度大于0.7mol/L，极值转化甲醇物质的量为2mol，浓度为1mol/L，反应是可逆反应，不能进行彻底，甲醇浓度小于1mol/L，所以甲醇浓度在1mol/L～0.7 mol/L，选A；
若经过3分钟，CH₃OH达到了以上浓度，则v（CO）=

0.9mol/L

3min

=0.3mol/L，该反应的化学平衡常数表达式为：K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
故答案为：A；0.3mol/L；

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；
（3）①CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g），反应△S＜0，依据自发进行的判断依据△H-T△S＜0，所以△H＜0，故答案为：该反应△H＜0；
②CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g），反应焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，反应焓变△H=（a+3b-4c-2d）KJ/mol；
故答案为：-（4c+2d-a-3b）kJ．mol^-1或（a+3b-4c-2d）kJ．mol^-1；
（4）由CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=a kJ/mol①
CH₄（g）+4NO（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）+2N₂（g）△H₂ ②
可知反应③的热化学方程式为：O₂（g）+N₂（g）=2NO（g）△H₃=bkJ/mol
故反应②的△H₂=（a-2b）kJ/mol
故答案为：O₂（g）+N₂（g）=2NO（g）△H₃=bkJ/mol；a-2b；
（5）①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看，图象中转化率变化最大的是3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa，
故答案为：3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶Pa；
②依据图象分析温度在高于80°C对反应速率影响不大，反应是放热反应，温度过高，平衡逆向进行，不利于转化率增大，
故答案为：高于80℃时，温度对反应速率影响较小；且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低．

点评：本题考查平衡标志的判断，热化学方程式的计算应用，图象分析判断，注意掌握基础知识的掌握，题目难度中等．