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(kāi)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。

組別	起始濃度/mol·L-1		初始速率/ mol·L-1·S-1
	NO	O2
1	0.02	0.0125	7.98×10-3
2	0.02	0.0250	15.96×10-3
3	0.04	0.0125	31.92×10-3

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）是典型的蓋斯定律的應(yīng)用，注意熱化學(xué)方程式需要標(biāo)出各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；

（2）按照表格給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行速率的計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算即可，在判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，要按照“各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生改變”為核心來(lái)進(jìn)行分析；

（3）只要代入表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算即可。

（1）將a式和b式相加，再除以2即可得到；

（2）①根據(jù)方程式不難看出和是按照2:1消耗的，因此在10min時(shí)有1mol，根據(jù)即可算出的反應(yīng)速率；在20min時(shí)的物質(zhì)的量為0.4mol，甲醇的物質(zhì)的量為1.8mol，代入平衡常數(shù)的表達(dá)式即可；

②題干告訴我們?cè)摲磻?yīng)是放熱，因此若30min升高溫度，平衡常數(shù)將減小；

③方法有很多，例如增大壓強(qiáng)可以使平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)；也可以充入少量氫氣，使平衡正向移動(dòng)，提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率；

④a.平衡時(shí)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，故當(dāng)氫氣的消耗速率等于甲醇的消耗速率的兩倍時(shí)，反應(yīng)才達(dá)到平衡狀態(tài)，a項(xiàng)錯(cuò)誤；

b.該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，因此當(dāng)混合氣體的物質(zhì)的量不再變化時(shí)，反應(yīng)即達(dá)平衡狀態(tài)，b項(xiàng)正確；

c.反應(yīng)無(wú)時(shí)不刻在按照1:2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比消耗和，所以不能作為平衡狀態(tài)的判據(jù)，c項(xiàng)錯(cuò)誤；

d.因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體分子數(shù)不同，故當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，反應(yīng)即達(dá)平衡狀態(tài)，d項(xiàng)正確；

答案選bd；

（3）代入表中的三組數(shù)據(jù)，有①；②；③；三個(gè)未知數(shù)三個(gè)方程，聯(lián)立①、③解得，聯(lián)立①、②解得，將m、n代入任意一個(gè)方程解得。