Question

【題目】( 14分)

I .（1）已知H2的燃燒熱285.8KJ/mol，寫出液態(tài)水電解生成H2和O2的熱化學(xué)方程式 ；

（2）已知2SO2(g)+O2(g) = 2SO3(g) ΔH＝－197 kJ/mol，相同溫度和壓強(qiáng)條件下，4molSO2和2molO2充入容器中反應(yīng)至平衡時(shí)放出的能量為Q KJ，則Q 394KJ(填“>”“<”或“=”)

II.甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：

反應(yīng)I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1

反應(yīng)II：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2

下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅱ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

（1）由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH2 0(填“＞”、“＜”或“＝”)，

（2）若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是 ，

A．升高溫度

B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．使用合適的催化劑

D．恒溫恒容充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

E．按原比例再充入 CO和 H2

（3）某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2L的恒容密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c(CO)=0.2 mol·L-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為 ，此時(shí)的溫度為 (從上表中選擇)；

（4）恒溫下，1mol CO和nmol H2在一個(gè)容積可變的密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡后，生成a molCH3OH．若起始時(shí)放入3molCO+3nmolH2，則達(dá)平衡時(shí)生成CH3OH_______mol。

Answer 1

【答案】

I．（1）H2O(l)=H2(g)+O2(g)ΔH=+285.8KJ/mol（2）<

II.（1）＜（2）BE（3）80%；250℃（4）3a

【解析】

試題分析：I．（1）已知H2的燃燒熱285.8KJ/mol，其燃燒的熱化學(xué)方程式為 H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol；則液態(tài)水電解生成氫氣和氧氣的熱化學(xué)方程式為H2O(l) = H2(g)+ O2(g) ΔH=+285.8KJ/mol；

（2）SO2和O2反應(yīng)生成SO3是可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%，4molSO2和2molO2充入容器中反應(yīng)至平衡時(shí)，實(shí)際參加反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量小于4mol，則放出的能量為Q <394KJ；

II．（1）根據(jù)圖表知，反應(yīng)Ⅱ隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H2＜0；

（2）A．升高溫度，平衡逆移，甲醇產(chǎn)率降低，故錯(cuò)誤；B．將CH3OH(g)從體系中分離出來，平衡正移，甲醇產(chǎn)率增大，故正確；C．使用合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，故錯(cuò)誤；D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，平衡不移動(dòng)，故錯(cuò)誤；E．按原比例再充入CO和H2，增大了壓強(qiáng)平衡正移，甲醇產(chǎn)率增大，故正確；故答案為BE；

（3）按反應(yīng)II充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得c(CO)=0.2mol/L，物質(zhì)的量為0.4mol；

CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)

起始量(mol) 2 6 0

變化量(mol) x 2x x

平衡量(mol) 2-x 6-2x x

平衡時(shí)一氧化碳的物質(zhì)的量：2-x=0.4mol，所以x=1.6mol

平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度：c(CO)=0.2mol/L×2L=0.4mol，c(H2)==1.4mol/L，c(CH3OH)=1.6/2=0.8mol/L；

一氧化碳的轉(zhuǎn)化率==80%，K==2.041，由表格可知溫度為250℃；

（4）恒溫下，1mol CO和nmol H2在一個(gè)容積可變的密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡后，生成a molCH3OH．若起始時(shí)放入3molCO+3nmolH2，依據(jù)恒溫恒壓容器中達(dá)到的平衡是等效平衡，所以容器中生成甲醇物質(zhì)的量為3a。