Question

(14分) （1）在恒溫，容積為1 L恒容中，硫可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)過(guò)程和能量關(guān)系如圖1所示(已知：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①寫(xiě)出能表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式：________________________________
______________________________________________________________________。
②ΔH₂＝__________kJ·mol^－1。
③在相同條件下，充入1 mol SO₃和0.5 mol的O₂，則達(dá)到平衡時(shí)SO₃的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_____________；此時(shí)該反應(yīng)________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。
（2）中國(guó)政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
①有效“減碳”的手段之一是節(jié)能，下列制氫方法最節(jié)能的是________(填序號(hào))。
A．電解水制氫：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
B．高溫使水分解制氫：2H₂O(g)2H₂＋O₂
C．太陽(yáng)光催化分解水制氫：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
D．天然氣制氫：CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂
②CO₂可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定條件下反應(yīng)：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1，測(cè)得CO₂和CH₃OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖2所示。從3 min到9 min，v(H₂)＝________mol·L^－1·min^－1。

③能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填編號(hào))。
A．反應(yīng)中CO₂與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1(即
圖中交叉點(diǎn))
B．混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化
C．單位時(shí)間內(nèi)消耗3 mol H₂，同時(shí)生成1 mol H₂O
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
（3）工業(yè)上，CH₃OH也可由CO和H₂合成。參考合成反應(yīng)CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)的平衡常數(shù)。下列說(shuō)法正確的是________。

溫度/℃	0	100	200	300	400
平衡常數(shù)	667	13	1.9×10－2	2.4×10－4	1×10－5

A．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
B．該反應(yīng)在低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，高溫下可自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)ΔS<0
C．在T ℃時(shí)，1 L密閉容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率為50%，則此時(shí)的平衡常數(shù)為100
D．工業(yè)上采用稍高的壓強(qiáng)(5 MPa)和250 ℃，是因?yàn)榇藯l件下，原料氣轉(zhuǎn)化率最高

Answer 1

（1）①S(s)＋O₂(g)===SO₂(g)　ΔH＝－297 kJ·mol^－1
②－78.64�、�20%　吸收　19.66
（2）①C�、�0.125�、跠
（3）AC

試題分析：（1）S燃燒生成SO₂，所以對(duì)應(yīng)的焓變?yōu)棣�H₁，ΔH₂＝－×0.8 mol＝－78.64 kJ·mol^－1。當(dāng)充入1 mol SO_3,0.5 mol O₂時(shí)，相當(dāng)于充入1 mol SO₂和1 mol O₂，和原平衡等效，所以SO₃的轉(zhuǎn)化率為(1－)×100%＝20%。此時(shí)反應(yīng)要吸收熱量，其熱量為－78.64 kJ＝19.66 kJ。
（2）①利用太陽(yáng)光催化分解水制氫最節(jié)能。
②v(H₂)＝3v(CO₂)＝3×＝0.125 mol·L^－1·min^－1。
③由于體積不變，密度不能作為達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志。
（3）溫度越高，平衡常數(shù)越小，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)為熵減的放熱反應(yīng)。C項(xiàng)，在T ℃時(shí)，1 L密閉容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率為50%，c(CO)=c(CH₃OH)=0.05mol/L，c(H₂)="(0.2-0.1)mol/L=0.1" mol/L，K＝＝100。根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，溫度越低，壓強(qiáng)越大，原料氣轉(zhuǎn)化率越高，采取5 MPa和250 ℃，一是考慮速率問(wèn)題，二是考慮設(shè)備問(wèn)題。