Question

7．（1）已知：
①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H1=-571.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H2=-566.0kJ•mol^-1
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H3=-90.8kJ•mol^-1
計(jì)算甲醇蒸氣的燃燒熱△H=-763.8kJ•mol^-1
（2）在某溫度下，發(fā)生可逆反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.0kJ．mol^-1   
①向某容器中充入1.0molH₂O（g）和1.0mol CO（g），在一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)．混合氣體中CO的物質(zhì)的量與時(shí)間關(guān)系如下表所示：

	0	5min	10min	15min	20min	25min
Ⅰ（800℃）	1.0	0.80	0.70	0.65	0.50	0.50
Ⅱ（800℃）	1.0	0.7	0.60	0.50	0.50	0.50

相對(duì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ，實(shí)驗(yàn)Ⅱ可能改變的條件可能是增大壓強(qiáng)（或縮小體積）、加催化劑，該溫度下，平衡常數(shù)=1．
②若開(kāi)始向絕熱容器中投入一定量二氧化碳、氫氣在一定條件下發(fā)生上述可逆反應(yīng)．下列圖象正確且說(shuō)明可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是A．（填序號(hào)）（Mr為反應(yīng)混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量）

（3）對(duì)燃煤煙氣和汽車(chē)尾氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫等處理，可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排等目的．汽車(chē)尾氣脫硝脫碳的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$  N₂（g）+2CO₂（g）△H=-QkJ/mol．
一定條件下，在一密閉容器中，用傳感器測(cè)得該反應(yīng)在不同時(shí)間的NO和CO濃度如下表：

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/mol•L-1	1.00×10-3	4.50×10-4	2.50×10-4	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO）/mol•L-1	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ（N₂）=1.88×10^-4mol/（L•s）；
達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為25%．
（4）氨氣是重要化工原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位．在恒溫、容積相等的恒容密閉容器中投入一定量氮?dú)�、氫氣，發(fā)生如下可逆反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.40kJ．mol^-1 實(shí)驗(yàn)測(cè)得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

容器編號(hào)	起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol			平衡時(shí)反應(yīng)中的能量變化
	H2	N2	NH3
Ⅰ	3 n	n	0	放出熱量a kJ
Ⅱ	3 n	2 n	0	放出熱量b kJ
Ⅲ	6 n	2 n	0	放出熱量c kJ

下列判斷正確的是BC．
A．N₂的轉(zhuǎn)化率：Ⅱ＞Ⅰ＞ⅢB．放出熱量：a＜b＜92.4n
C．達(dá)到平衡時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)：Ⅲ＞ⅠD．平衡常數(shù)：Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ

Answer 1

分析 （1）①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₁=-571.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol^-1
③CO（g）+2H₂（g）═CH3OH（g）△H₃=-90.8kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律知，①+②×$\frac{1}{2}$-③得：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；
（2）①?gòu)臄?shù)據(jù)看，I和II達(dá)到相同狀態(tài)，說(shuō)明平衡沒(méi)有移動(dòng)，若該可逆反應(yīng)是等氣體分子數(shù)反應(yīng)，則增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，或者加入催化劑也能加快反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)；
等氣體分子數(shù)反應(yīng)，可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量都等于0.5mol，根據(jù)K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$計(jì)算；
②A、開(kāi)始投入二氧化碳和氫氣，從逆方向進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)吸熱，開(kāi)始溫度下降，當(dāng)溫度不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)；
B、開(kāi)始投入二氧化碳和氫氣，從逆方向進(jìn)行反應(yīng)，氫氣體積分?jǐn)?shù)由最大逐漸減�。�
C、反應(yīng)熱只與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，與反應(yīng)限度無(wú)關(guān)．
D、因?yàn)榭傎|(zhì)量不變，總物質(zhì)的量也不變，根據(jù)混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量=$\frac{m（總）}{n（總）}$判斷；
（3）依據(jù)反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算一氧化碳的反應(yīng)速率，結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氮?dú)獾姆磻?yīng)速率，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
（4）A、實(shí)驗(yàn)I和III比較，實(shí)驗(yàn)III相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)I體積壓縮一半，加壓時(shí)平衡向正方向移動(dòng)，I、II實(shí)驗(yàn)中氫氣量相等，氮?dú)饬吭蕉�，氮�(dú)廪D(zhuǎn)化率減小，據(jù)此回答；
B、根據(jù)可逆反應(yīng)特點(diǎn)，3mol氫氣和1mol氮?dú)獠荒芡耆�生成NH₃；
C、根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響來(lái)回答；
D、溫度不變，平衡常數(shù)不變．

解答 解：（1）①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₁=-571.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ•mol^-1
③CO（g）+2H₂（g）═CH3OH（g）△H₃=-90.8kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律知，①+②×$\frac{1}{2}$-③得：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=-571.6kJ•mol^-1-566.0kJ•mol^-1×$\frac{1}{2}$+90.8kJ•mol^-1=-763.8kJ•mol^-1，
故答案為：-763.8kJ•mol^-1；
（2）①?gòu)臄?shù)據(jù)看，I和II達(dá)到相同狀態(tài)，說(shuō)明平衡沒(méi)有移動(dòng)，若該可逆反應(yīng)是等氣體分子數(shù)反應(yīng)，且反應(yīng)物和產(chǎn)物都是氣態(tài)，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間；加入催化劑也能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡時(shí)間；
等氣體分子數(shù)反應(yīng)，可以用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量都等于0.5mol，所以K=$\frac{c（CO{\;}_{2}）c（H{\;}_{2}）}{c（CO）c（H{\;}_{2}O）}$=$\frac{0.5mol×0.5mol}{0.5mol×0.5mol}$=1，
故答案為：增大壓強(qiáng)（或縮小體積）、加催化劑；1；
②A、開(kāi)始投入二氧化碳和氫氣，從逆方向進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)吸熱，開(kāi)始溫度下降，當(dāng)溫度不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、開(kāi)始投入二氧化碳和氫氣，從逆方向進(jìn)行反應(yīng)，氫氣體積分?jǐn)?shù)由最大逐漸減小，故B錯(cuò)誤．
C、反應(yīng)熱只與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，與反應(yīng)限度無(wú)關(guān)，所以焓變一直不變，故C錯(cuò)誤．
D、因?yàn)榭傎|(zhì)量不變，總物質(zhì)的量也不變，所以混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量=$\frac{m（總）}{n（總）}$始終不變，故D錯(cuò)誤．
故選：A．
（3）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=$\frac{1}{2}$v（CO）=$\frac{1}{2}$×$\frac{3.60×10{\;}^{-3}mol/L-2.85×10{\;}^{-3}mol/L}{2s}$=1.88×10^-4mol/（L•s），
CO的平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{3.60×10{\;}^{-3}mol/L-2.70××10{\;}^{-3}mol/L}{3.60×10{\;}^{-3}mol/L}$×100%=25%，
故答案為：1.88×10^-4；25%；
（4）A、實(shí)驗(yàn)I和III比較，實(shí)驗(yàn)III相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)I體積壓縮一半，加壓時(shí)平衡向正方向移動(dòng)，N₂轉(zhuǎn)化率增大，III中氮?dú)廪D(zhuǎn)化率大于I中氮?dú)廪D(zhuǎn)化率；I、II實(shí)驗(yàn)中氫氣量相等，氮?dú)饬吭蕉�，氮�(dú)廪D(zhuǎn)化率減小，I中氮?dú)廪D(zhuǎn)化率大于II中氮?dú)廪D(zhuǎn)化率，故III、I、II中氮?dú)廪D(zhuǎn)化率依次增大，A錯(cuò)誤；
B、可逆反應(yīng)的熱化學(xué)方程式表示：1mol氮?dú)夂?mol氫氣完全反應(yīng)放出92.4kJ熱量．根據(jù)可逆反應(yīng)特點(diǎn)，3mol氫氣和1mol氮?dú)獠荒芡耆�生成NH₃．II生成的氨氣量大于I，B項(xiàng)正確；
C、如果平衡不移動(dòng)，III中氨氣量是I中2倍，氨氣體積分?jǐn)?shù)相等．在恒容條件下，I容器加壓變成III，增大壓強(qiáng)，平衡向生成NH₃方向移動(dòng)，氨體積分?jǐn)?shù)增大，C正確；
D、溫度不變，平衡常數(shù)不變，三個(gè)容器中平衡常數(shù)相等，D錯(cuò)誤．
故選BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的標(biāo)志、平衡常數(shù)的計(jì)算及化學(xué)平衡移動(dòng)原理、蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用等，知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性很強(qiáng)，難度中等．