Question

Ⅰ、合成氨對農業生產及國防建設均具有重要意義．
（1）在恒溫恒容密閉容器中進行的合成氨反應，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），下列能表示達到平衡狀態的是

ac

（填序號）．
a．混合氣體的壓強不再發生變化
b．混合氣體的密度不再發生變化
c．反應容器中N₂、NH₃的物質的量的比值不再發生變化
d．單位時間內斷開a個H-H鍵的同時形成3a個N-H鍵
e．三種物質的濃度比恰好等于化學方程式中各物質的化學計量數之比
Ⅱ、能源問題是人類社會面臨的重大課題，日本大地震引起的核泄漏事故引起了人們對核能源的恐慌．而甲醇是未來重要的綠色能源之一．以CH₄和H₂O為原料，通過下列反應來制備甲醇．
（1）將1.0molCH₄和2.0molH₂O（g）通入容積為10L的反應室，在一定條件下發生反應：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），測得在一定的壓強下CH₄的轉化率與溫度的關系如圖．
①假設100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H₂表示該反應的平均反應速率為

0.0024mol/L?min

；
②100℃時反應的平衡常數為

7.2×10^-5（mol/L）²

．
（2）在壓強為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將1.0molCO與2.0molH₂的混合氣體在催化劑作用下發生反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，其他條件不變，對平衡體系產生的影響是

CD

（填字母序號）．
A．c（H₂）減小               
B．正反應速率加快，逆反應速率減慢
C．CH₃OH的物質的量增加   
D．重新平衡時c（H₂）/c（CH₃OH）減小
E．平衡常數K增大
（3）已知：反應：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-116kJ/mol，H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=-184kJ/mol
Ⅱ．
請回答：
①H₂與O₂反應生成氣態水的熱化學方程式是

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol

．
②斷開1mol H-O 鍵所需能量約為

463.5

kJ．

Answer 1

分析：I、（1）當化學反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、含量不再發生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
II、（1）①100°時甲烷的轉化率為40%，變化的甲烷為0.4mol，生成的氫氣依據反應①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ/mol；可知氫氣物質的量為1.2mol，依據反應速率概念計算；
 ②依據化學平衡三段式計算平衡濃度、根據平衡常數的概念計算得到；
（2）在壓強為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將1.0molCO與2.0molH₂的混合氣體在催化劑作用下發生反應Ⅱ生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-129.0kJ/mol；平衡后將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，其他條件不變，體積減小壓強增大，反應速率增大，平衡正向進行；（3）①依據熱化學方程式的方法和注意問題書寫；標注物質聚集狀態和焓變；
②依據氫氣和氧氣反應生成水的焓變和化學鍵的鍵能計算，△H=拆化學鍵吸收的能量-形成化學鍵放出的能量．

解答：解：I、（1）a．該反應隨反應進行，氣體的總的物質的量進行，壓強降低，故混合氣體的壓強不再發生變化，說明到達平衡，故a正確；
b．混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，故b錯誤；
c．可逆反應到達平衡時，反應混合物各組分的濃度不發生變化，反應容器中N₂的物質的量濃度不再發生變化，說明到達平衡，故c正確；
d．單位時間內斷開a個H-H鍵的同時形成3a個N-H鍵，都表示正反應速率，不能說明到達平衡，故d錯誤；
e．反應混合物平衡時的濃度之比與起始濃度及轉化率有關，平衡時可能等于化學計量數之比，也可能不等于，故e錯誤；
故答案為：a c；
II、（1）①）①100°時甲烷的轉化率為40%，變化的甲烷為0.4mol，生成的氫氣依據反應①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ/mol；可知氫氣物質的量為1.2mol，用H₂表示該反應的平均反應速率=

1.2mol 100L

5min

=0.0024mol/L?min；故答案為：0.0024mol/L?min；
②依據化學平衡三段式計算平衡濃度、根據平衡常數的概念計算得到
              CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol/L）0.01    0.02     0       0
變化量（mol/L） 0.004 0.004   0.004    0.012
平衡量（mol/L）0.006  0.016   0.004    0.012
K=

[CO][H 2]3

[CH4][H2O]

=

0.004×0.0123

0.006×0.016

=7.2×10^-5（mol/L）²
故答案為：7.2×10^-5（mol/L）²；
（2）在壓強為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將1.0molCO與2.0molH₂的混合氣體在催化劑作用下發生反應Ⅱ生成甲醇，CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-129.0kJ/mol；平衡后將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，其他條件不變，體積減小壓強增大，反應速率增大，平衡正向進行．
A、體積減小，c（H₂）增大，故A錯誤；
B、壓強增大，正逆反應速率都加快，故B錯誤；
C、體積減小，壓強增大，平衡正向進行，CH₃OH的物質的量增加，故C正確；
D、體積減小，壓強增大，平衡正向進行，重新平衡時

c(H2)

c(CH3OH)

減小，故D正確；
E、平衡常數K只隨溫度的而變化，故E錯誤；
故選CD；
（3）①H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=-184kJ/mol，
依據蓋斯定律：①+②×2得到熱化學方程式為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol，
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol；
②依據反應的熱化學方程式：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-484 kJ/mol，
△H=斷裂化學鍵吸收的能量-形成化學鍵放出的能量=2×436KJ+498KJ-4×H-O=-483.6 kJ，
則得到H-O的鍵能=463.5kJ，故答案為：463.5．

點評：本題考查了熱化學方程式的書寫方法和注意問題，蓋斯定律的應用，鍵能計算焓變的方法，電子式的書寫方法，難度較大．