Question

【題目】“C化學”是指以碳單質(zhì)或分子中含1個碳原子的物質(zhì)（如CO、CO2、CH4、CH3OH等）為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的化學工藝，對開發(fā)新能源和控制環(huán)境污染有重要意義。

（1）一定溫度下，在兩個容積均為2 L的密閉容器中，分別發(fā)生反應：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙
反應物投入量	1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)	1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)
平衡時c(CH3OH)	c1	c2
平衡時能量變化	放出29.4 kJ	吸收a kJ

請回答：①c1 c2（填“＞”、“＜”或“＝”）；a＝ 。

②若甲中反應達到平衡耗時10 s，則用CO2來表示甲中反應從開始到平衡過程中的平均反應速率是_____mol/(L·s)。

（2）向體積為1 L的密閉容器中充入b mol CO和2b mol H2，發(fā)生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。請回答下列問題：

①正反應屬于 （填“吸”或“放”）熱反應。

②100℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝ （用含b的代數(shù)式表示）。

（3）治理汽車尾氣的反應是2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH＜0。在恒溫恒容的密閉容器中通入n(NO):n(CO)＝1:2的混合氣體，發(fā)生上述反應。下列圖像正確且能說明反應在進行到t1時刻一定達到平衡狀態(tài)的是 （選填字母）

Answer 1

【答案】（1）①＝，19.6；②0.03；（2）①放；②；（3）b c。

【解析】

試題分析：（1）①因為條件是等溫等壓，且乙轉(zhuǎn)化到同一半邊，投入量和甲相同，兩個平衡為等效平衡，即c1=c2；②放出29.4kJ的熱量消耗n(CO2)=29.4/49mol=0.6mol，根據(jù)化學反應速率的數(shù)學表達式，v(CO2)=0.6/(2×10)mol/(L·s)=0.03 mol/(L·s)；(2)①隨著溫度的升高CO的轉(zhuǎn)化率降低，根據(jù)勒夏特列原理，正反應屬于放熱反應；②100℃是CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，消耗的n(CO)=0.5b，平衡時n(CO)=(b－0.5b)mol=0.5bmol，，則達到平衡時，n(H2)=(2b－2×0.5b)mol=bmol，n(CH3OH)=0.5b，根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義，K=1/b2；（3）a、根據(jù)化學平衡狀態(tài)的定義，各組分的濃度保持不變，而不是相等，故錯誤；b、根據(jù)化學平衡狀態(tài)的定義，故正確；c、根據(jù)化學平衡狀態(tài)定義，當組分的濃度不再改變，達到平衡，物質(zhì)的量之間的比值也不再改變，故正確；d、平衡常數(shù)只受溫度的影響，溫度不變平衡常數(shù)不變，故錯誤。