Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環境問題，科研工作者正在研究用各種化學方法來消除這些物質對環境的不利影響。

(1)已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH1=－566 kJ/mol

S(l)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2=－296 kJ/mol

一定條件下，可以通過CO與SO2反應生成S(1)和一種無毒的氣體，實現燃煤煙氣中硫的回收，寫出該反應的熱化學方程式_______________________________。

(2)在500℃下合成甲醇的反應原理為：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 在1 L 的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，壓強為p0 ，測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。(可逆反應的平衡常數可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓Kp代替平衡濃度,計算分壓=總壓×物質的量分數)

①反應進行到4 min 時，v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。0~4 min，H2的平均反應速率v(H2)=____________mol·L－1·min－1。

②CO2平衡時的體積分數為_______________，該溫度下Kp為__________(用含有p0的式子表示)。

③下列能說明該反應已達到平衡狀態的是______________。

A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)

B．CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1: 3 :1: 1

C．恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化

D．恒溫恒容下，氣體的密度不再變化

④500℃、在2個容積都是2L的密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下：

容器	容器甲	容器乙
反應物起始投入量	1 mol CO2，3 mol H2	0.5 mol CO2，1 mol H2 1 mol CH3OH，1 mol H2O
CH3OH的平衡濃度/mol·L－1	C1	C2

則乙容器中反應起始向________方向進行；c1_________(填“>”“<”或“=”)c2。

Answer 1

【答案】2CO(g)＋SO2(g)=S(l)＋2CO2(g) ΔH=－270 kJ/mol > 0.375 10% 256/3p02 C 逆反應 <

【解析】

(1) CO與SO2反應生成S(1)和無毒的氣體二氧化碳，根據蓋斯定律寫熱化學方程式；(2) ①根據圖示，反應進行到4 min 時，甲醇的物質的量繼續增大，說明反應正向進行；v(H2)=； ②根據圖示，15min 時達到平衡狀態，利用“三段式”計算平衡時各物質的量；根據壓強比等于氣體物質的量比計算平衡時的總壓強；③根據平衡標志分析；④根據Q與K的關系分析乙容器的反應方向；根據等效平衡原理，容器乙中相當于投料為1.5 mol CO2，4 mol H2。

(1)①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH1=－566 kJ/mol；②S(l)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2=－296 kJ/mol；根據蓋斯定律①-②得2CO(g)＋SO2(g)=S(l)＋2CO2(g) ΔH=－270 kJ/mol；(2) ①根據圖示，反應進行到4 min 時，甲醇的物質的量繼續增大，反應正向進行，v(正) >v(逆)；0~4 min，H2的濃度變化為1.5mol/L，v(H2)== 0.375 mol·L－1·min－1；②根據圖示，15min 時達到平衡狀態，CO的平衡濃度為0.25mol/L，則

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

開始 1 3 0 0

轉化 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡 0.25 0.75 0.75 0.75

CO2平衡時的體積分數為10%；根據壓強比等于氣體物質的量比，平衡時的總壓強為，Kp=256/3p02 ； ③A．平衡時正逆反應速率比等于系數比，所以v正(CH3OH)=3v逆(H2)不平衡，故不選A；

B． CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1: 3 :1: 1時，濃度不一定不變，所以CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1: 3 :1: 1時，不一定平衡，不選B；

C．該反應氣體體積是變量，恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化一定平衡，故選C；

D．在恒溫恒容下，該反應的密度是恒量，氣體的密度不再變化，不一定平衡，故不選D。

④500℃的平衡常數K= ，Q=，Q>K，反應逆向進行；根據等效平衡原理，容器乙中相當于投料為1.5 mol CO2，4 mol H2，與容器甲比增加了投料，所以甲醇的濃度c1<c2。