Question

【題目】Ⅰ.能源是國民經濟發展的重要基礎，我國目前使用的能源主要是化石燃料。

已知：C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

H2（g）＋ O2（g）===H2O（g）　ΔH2＝－241.8 kJ·mol－1

CO（g）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH3＝－283.0 kJ·mol－1

則煤氣化主要反應C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）的ΔH＝____________________。

Ⅱ.為了減少CO的排放，某環境研究小組以CO和H2為原料合成清潔能源二甲醚（DME），反應如下：4H2（g）＋2CO（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）　ΔH＝－198 kJ·mol－1。

（1）如圖所示能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為________（填曲線標記字母），其判斷理由是____________。

（2）在一定溫度下，向2.0 L固定容積的密閉容器中充入2 mol H2和1 mol CO，經過一段時間后，反應4H2（g）＋2CO（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）達到平衡。反應過程中測得的部分數據見下表：

時間/min	0	20	40	80	100
n（H2）/mol	2.0	1.4	0.85	0.4	—
n（CO）/mol	1.0	—	0.425	0.2	0.2
n（CH3OCH3）/mol	0	0.15	—	—	0.4
n（H2O）/mol	0	0.15	0.2875	0.4	0.4

①0～20 min的平均反應速率v（CO）＝__________________mol·L－1·min－1；

②達到平衡時，H2的轉化率為__________________；

③在上述溫度下，該反應的平衡常數K＝______________________；

④能表明該反應達到平衡狀態的是________（填序號）；

A CO的轉化率等于H2O的產率 B 混合氣體的平均相對分子質量不變

C v（CO）與v（H2）的比值不變 D 混合氣體的密度不變

⑤在上述溫度下，向平衡后的2 L容器中再充入0.4 mol H2和0.4 mol CH3OCH3（g），則化學平衡________移動（填“向左”“向右”或“不”）。

Answer 1

【答案】＋131.3 kJ·mol－1 a 正反應放熱，溫度升高平衡常數減小 0.0075 80% 2500 B 向右

【解析】

Ⅰ.根據蓋斯定律計算；

Ⅱ. （1）4H2（g）＋2CO（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）　ΔH＝－198 kJ·mol－1，升高溫度平衡逆向移動；

（2）①v（CO）＝Δc（CO）/Δt；

②H2的平衡轉化率=氫氣濃度的變化量/初始量×100%；

③；

④根據平衡標志判斷；

⑤根據Q與K的關系判斷平衡移動方向。

Ⅰ.①C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1

②H2（g）＋ O2（g）===H2O（g）　ΔH2＝－241.8 kJ·mol－1

③CO（g）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH3＝－283.0 kJ·mol－1

根據蓋斯定律，①―②―③得C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）的ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。

Ⅱ. （1）4H2（g）＋2CO（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）　ΔH＝－198 kJ·mol－1，升高溫度平衡逆向移動，K值減小，能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為a；

（2）①在0～20 min內Δn（CO）＝Δn（H2）/2＝0.5×（2.0 mol－1.4 mol）＝0.3 mol，v（CO）＝Δc（CO）/Δt＝0.15mol/L÷20 min＝0.0075 mol·L－1·min－1。

②平衡時，Δn（H2）＝2.0 mol－0.4 mol＝1.6 mol，則轉化率α（H2）＝1.6mol/2mol×100%＝80%。

③根據化學反應：

4H2（g）＋2CO（g）＝CH3OCH3（g）＋H2O（g）

起始濃度（mol/L） 1.0 0.5 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.8 0.4 0.2 0.2

平衡濃度（mol/L） 0.2 0.1 0.2 0.2

＝＝2500。

④A、CO的轉化率和H2O的產率表示的都是正反應方向，不能說明v正＝v逆，A項錯誤；

B、混合氣體的平均相對分子質量＝m/n，在反應過程中氣體的總質量不變、總物質的量是變量，則平均相對分子質量是變量，若平均相對分子質量不變說明反應已達到平衡，B項正確；

C、v（CO）與v（H2）的比值不變，不能說明v正＝v逆，故不能表明該反應達到平衡狀態，C項錯誤；

D、混合氣體的密度ρ＝m/V，因為混合氣體總質量不變，容器容積V不變，故密度始終不變，D項錯誤。

⑤Qc＝＝312.5＜2500，化學平衡向右移動。