Question

【題目】能源、環境與生產生活和社會發展密切相關．
（1）一定溫度下，在兩個容積均為2L的密閉容器中，分別發生反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJmol﹣1 ． 相關數據如表：

容器	甲	乙
反應物投入量	1mol CO2（g）和3mol H2（g）	1mol CH3OH （g）和 1mol H2O（g）
平衡時c（CH3OH）	c1	c2
平衡時能量變化	放出29.4kJ	吸收a kJ

①下列情況能說明該反應一定達到平衡狀態的是（填字母）．
a．v（CO2）消耗=v（CH3OH）生成
b．氣體的密度不再隨時間改變
c．CO2和CH3OH的濃度之比不再隨時間改變
d．氣體的平均相對分子質量不再隨時間改變
②其他條件不變，達到平衡后，下列不能提高H2轉化率的操作是（填字母）．
a．降低溫度b．充入更多的H2c．移除甲醇d．增大容器體積
③c1c2（填“＞”“＜”或“=”），a= ．
④該溫度下反應的平衡常數K=；若甲中反應10s時達到平衡，則0～10s內甲中的平均反應速率v（H2）= ．
（2）已知反應：2NO2（紅棕色）N2O4（無色）△H＜0．將一定量的NO2充入注射器后封口，如圖是在拉伸和壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時間的變化（氣體顏色越深，透光率越小）．下列說法正確的是（填字母）．
A.b點的操作是拉伸注射器
B.d點：v正＜v逆
C.c點與a點相比，c（NO2）增大，c（N2O4）減小
D.若不忽略體系溫度變化，且沒有能量損失，則Tb＞Tc ．

Answer 1

【答案】
（1）cd； bd；=；19.6； （或2.1）；0.09mol?L﹣1?s﹣1
（2）B
【解析】解：（1）①CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJmol﹣1，

a．反應速率之比等于化學方程式計量數之比為正反應速率之比，v（CO2）消耗=v（CH3OH）生成只能說明反應正向進行，不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；

b．反應前后氣體質量不變，體積不變，氣體密度始終不變，氣體的密度不再隨時間改變，故b錯誤；

c．CO2和CH3OH的濃度之比不再隨時間改變，說明正逆反應速率相同，故c正確；

d．氣體質量不變，氣體物質的量減小，氣體的平均相對分子質量不再隨時間改變，說明反應達到平衡狀態，故d正確；

所以答案是：cd；

②a．反應為放熱反應，降低溫度，平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故a不符合；

b．充入更多的H2 會提高二氧化碳的轉化率，氫氣轉化率減小，故b符合；

c．移除甲醇平衡正向進行，氫氣轉化率增大，故c不符合；

d．增大容器體積，壓強減小，平衡逆向進行，氫氣轉化率減小，故d符合；

所以答案是：bd；

③應用恒溫恒容條件下的乙的投料量極端轉化為甲相當于投1mol CO2（g）和3mol H2（g），所以兩者是等效平衡，所以c1=c2，甲、乙是等效平衡，則甲中放出的熱量與乙中吸收的熱量之和為49.0kJ，則a=49.0kJ﹣29.4kJ=19.6kJ，

所以答案是：=；19.6；

④

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）	△H=﹣49.0kJmol﹣1
起始（mol/L）	1	3	0	0	49 kJ
轉化（mol/L）	0.6	1.8	0.6	0.6	29.4 kJ
平衡（mol/L）	0.4	1.2	0.6	0.6

平衡濃度c（CO2）=0.2mol/L，c（H2）=0.6mol/L，c（CH3OH）=0.3mol/L，c（H2O）=0.3mol/L

K= = ≈2.1，

甲中反應10s時達到平衡，則0～10s內甲中的平均反應速率v（H2）= =0.09 molL﹣1s﹣1，

所以答案是： （或2.1）；0.09 molL﹣1s﹣1；（2）A、b點開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，故A錯誤；

B、c點后的拐點是拉伸注射器的過程，d點是平衡向氣體體積增大的逆向移動過程，所以v（逆）＞v（正），故B正確；

C、c點是壓縮注射器后的情況，二氧化氮和四氧化二氮的濃度都增大，故C錯誤；

D、b點開始是壓縮注射器的過程，平衡正向移動，反應放熱，導致T（b）＜T（c），故D錯誤；

所以答案是：B．