Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”。目前人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、新能源開發(fā)很重視，研究NO2、NO、CO、SO2等大氣污染物轉(zhuǎn)化為能參與大氣循環(huán)的物質(zhì)，對(duì)建設(shè)美麗中國(guó)具有重要意義。

（1）有人設(shè)計(jì)通過(guò)硫循環(huán)完成CO的綜合處理，原理為

a．2CO(g)+SO2(g) S(l)+2CO2(g) △H1=37.4kJ·mol－1

b．S(l)+2H2O(g)2H2(g)+SO2(g) △H2=－45.4 kJ·mol－1

則CO和水蒸氣完全反應(yīng)生成H2和CO2的熱化學(xué)方程式為______。

（2）CO可在一定條件下轉(zhuǎn)化為CH3OH。已知：向2L密閉容器中通入2 molCO和4molH2，在適合的催化劑和T1溫度下，發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0，10min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，10min后改變溫度為T2，20min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)過(guò)程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表：

反應(yīng)時(shí)間	CO(mol)	H2(mol)	CH3OH(mol)
0min	2	4	0
10min		2
20min	0.2

①前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CO)=______；在20min時(shí)，溫度T2下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為_______。

②若30min時(shí)升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)值_______(填：“增大“減小”“不變”)。

③在T1溫度下，既能增大反應(yīng)速率和提高CO平衡轉(zhuǎn)化率的措施有_______(填兩種措施即可)

④在恒溫恒容下，下列可以判斷CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的_____（填序號(hào))。

a．2v正(H2)=v逆(CH3OH)

b．混合氣體的物質(zhì)的量不再變化

c．單位時(shí)間內(nèi)有1 mol CO消耗同時(shí)消耗2molH2

d．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

（3）已知反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2的正反應(yīng)速率v正=k1Cm(NO)Cn(O2)，其中k1為速率常數(shù)，可通過(guò)下表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算k1、m、n。

則k1=____，m=_____，n=_____。

Answer 1

【答案】CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=－41.4 kJ·mol－1 0.05mol/（L·min） 225 減小 增大壓強(qiáng)或增大氫氣濃度或按原比例等倍加入反應(yīng)物 bd 1596 2 1

【解析】

（1）利用蓋斯定律通過(guò)a+b得到CO和水蒸氣完全反應(yīng)生成H2和CO2的熱化學(xué)方程式；

（2）①利用三段式解答：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

C始(mol/L）: 1 2 0

ΔC(mol/L）: 0.5 1 0.5

C10min(mol/L）: 0.5 1 0.5

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

C10min(mol/L）: 0.5 1 0.5

ΔC(mol/L）: 0.4 0.8 0.4

C20min(mol/L）: 0.1 0.2 0.9

再根據(jù)速率計(jì)算公式，進(jìn)行計(jì)算；

②對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆行移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；

③溫度已經(jīng)定下來(lái)，不考慮溫度，則可以考慮改變壓強(qiáng)和反應(yīng)物濃度；

④a．不同的物質(zhì)反應(yīng)速率判斷平衡：速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率；

b．對(duì)氣體物質(zhì)，若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體，且化學(xué)計(jì)量數(shù)不等，總物質(zhì)的量保持不變可判斷平衡；

c．正反應(yīng)消耗掉反應(yīng)物的速度等于逆反應(yīng)生成該反應(yīng)物的速度，可以判斷平衡；

d．對(duì)氣體物質(zhì)，若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體，且化學(xué)計(jì)量數(shù)不等，平均相對(duì)分子質(zhì)量不變保持不變可判斷平衡；

（3）k1、m、n三個(gè)未知數(shù)，表格中有三組數(shù)據(jù)，能列出方程組，解出k1、m、n。

（1）將（a+b）/2得：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=－41.4 kJ·mol－1；答案為：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=－41.4 kJ·mol－1；

（2）①容器體積為2L，根據(jù)表格數(shù)據(jù)列出三段式：

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

C始(mol/L）: 1 2 0

ΔC(mol/L）: 0.5 1 0.5

C10min(mol/L）: 0.5 1 0.5

則：；

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

C10min(mol/L）: 0.5 1 0.5

ΔC(mol/L）: 0.4 0.8 0.4

C20min(mol/L）: 0.1 0.2 0.9

；答案為：0.05mol/（L·min）；225；

②對(duì)于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，△H<0是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆行移動(dòng)，平衡常數(shù)減小；答案為：減��；

③增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，CO平衡轉(zhuǎn)化率提高；增大氫氣的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，CO平衡轉(zhuǎn)化率提高；答案為：增大壓強(qiáng)或增大氫氣濃度或按原比例等倍加入反應(yīng)物；

④a．2v正(H2)=v逆(CH3OH)，v正(H2)：v逆(CH3OH)=1：2，不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，不能作為判斷平衡的標(biāo)志；

b．CO(g)+2H2(g)/span>CH3OH(g)，左右氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不等，混合氣體的物質(zhì)的量不再變化可判斷平衡；

c．單位時(shí)間內(nèi)有1 mol CO消耗同時(shí)消耗2molH2都是正反應(yīng)，不可以判斷平衡；

d．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，左右氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不等，平均相對(duì)分子質(zhì)量不變保持不變可判斷平衡；

答案：bd；

（3）將三組數(shù)據(jù)分別代入v正=k1Cm(NO)Cn(O2)得：

解得：k1=1596，m=2，n=1；

答案：1596；2；1。