Question

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO₂）排放量减少8%，氮氧化物（NO_x）排放量减少10%，二氧化碳（CO₂）的排放量也要大幅减少。

（1）在恒温，容积为1 L恒容中，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1)，请回答下列问题：

①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：_________________________________。

②ΔH₂＝__________kJ·mol^－1。

③在相同条件下，充入1 mol SO₃和0.5 mol的O₂，则达到平衡时SO₃的转化率为______________；此时该反应________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。

（2）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。

①CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下反应：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3 min到9 min，v(H₂)＝________mol·L^－1·min^－1。

②能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。

A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)

B．混合气体的密度不随时间的变化而变化

C．单位时间内消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O

D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变

③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有________(填编号)。

A．升高温度      B．缩小容器体积    C．再充入CO₂气体     D．使用合适的催化剂

（3）工业上，CH₃OH也可由CO和H₂合成。参考合成反应CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10^－2	2.4×10^－4	1×10^－5

A．该反应正反应是放热反应

B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应ΔS<0

C．在T ℃时，1 L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100

D．工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

Answer

（1）①S(s)＋O2(g)＝SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1

②－78.64 ③20% 吸收 19.66（2）①0.125②D ③B （3）AC

【解析】

试题分析：（1）①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的能量，故硫的燃烧热的热化学方程式为S(s) + O2(g)＝SO2(g) △H=-297kJ/mol；

②根据2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，生成0.8mol SO3放出的能量为78.64 kJ，因此ΔH2＝－78.64kJ·mol－1。

③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2，则与原来的初始量相同，所以两次平衡是等效平衡，即平衡时SO2为0.2mol，SO3为0.8mol，所以SO3转化了0.2mol，则达到平衡时SO3的转化率为×100%=20%；已知2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）△H=-196.6KJ·mol-1，当反应逆向进行时反应热大小不变，符号相反，所以SO3转化为SO2时反应吸热，热量为196.6×0.2/2=19.66 kJ；

（2）①从3min到9min，v（CO2）=△c÷t=（0.50mol/L−0.25mol/L）÷6min，则v（H2）=3v（CO2）=0.125mol/（L•min）-1；

②A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1时，没有达到平衡状态，A错误；B．由于气体的总质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，气体的密度都不变，B错误；C．化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内每消耗3molH2，同时生成1molH2O，C错误；D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，说明达到平衡状态，D正确，答案选D。

③A．正反应放热，升高温度反应速率加快，平衡向逆反应方向进行，体系中气体的物质的量增加，A错误；B．缩小容器体积压强增大，反应速率加快，平衡向正反应方向进行，体系中气体的物质的量减少，B正确；C．再充入CO2气体反应速率加快，平衡向正反应方向进行，体系中气体的物质的量增加，C错误；D．使用合适的催化剂不能改变平衡状态，D错误，答案选B。

（3）A、依据平衡常数随温度变化和平衡移动原理分析判断，随温度升高平衡常数减小，正反应为放热反应，A正确；B、由A可知正反应为放热反应，△H＜0，正反应是体积减小的，则△S＜0。根据△G=△H-T△S＜0自发可知在低温下能自发进行，B错误；C、结合平衡三段式列式计算，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol/L） 0.1 0.2 0

变化量（mol/L） 0.05 0.1 0.05

平衡量（mol/L） 0.05 0.1 0.05

平衡常数K==100，C正确；

D、升温平衡逆向进行，此条件是催化剂活性最大，不是原料气的转化率高，D错误；答案选AC。

考点：考查反应热、化学反应速率计算，平衡状态的判断应用，平衡常数K的应用