Question

减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。

I．CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：

①CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)，△H₁

（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	C-O	C   O	H-O	C-H
E/(kJ·mol^-1)	436	343	876	465	413

由此计算△H₁=                     。

（2）图1中能正确反映反应①平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线为        (填曲线标记字母)，其判断理由是                                     。

    

（3）在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2。

①P₁         P₂(填“大于”或“小于”)，其判断理由是                              。

②M、N、Q三点平均速率ν_(M)、ν_(N)、ν_(Q)大小关系为                             。

③M、N、Q三点平衡常数K_M、K_N、K_Q大小关系为                               。

II．一定量的CO₂与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO₂(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。已知：气体分压(P_分)= 气体总压(P_总)× 体积分数。

完成下列填空：

①650℃时，反应达平衡后CO₂的转化率为                                    。

②T℃时，若充入等体积的CO₂和CO，平衡            (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)

③925℃时，P_总=1/96MPa，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_P=                   。

Answer

(15分)

Ⅰ、（1）—299 kJ·mol-1；

（2）I ；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数数值及平衡常数的对数lgK随温度升高变小；

（3）①小于；相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正移，提升CO的转化率，故P1< P2； ②ν(M)< ν(N) <ν(Q) ；③ KM=KN>KQ；

Ⅱ①25.0%；②不移动；③0.24 MPa；

【解析】

试题分析：I．（1）反应热等于反应物中的化学键键能之和-生成物中的化学键键能之和，△H1=（876+436×2）-（413×3+343+465）=-299 kJ·mol-1，故答案为：-299 kJ·mol-1；

（2）反应①属于放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，lgK减小，变化曲线应为I，故答案为：I；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数数值及平衡常数的对数lgK随温度升高变小；

（3）①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)属于气体体积减小的反应，在相同温度条件下，增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，故P1＜P2，故答案为：小于；相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正移，提升CO的转化率，

②M、N的温度相同，但N的压强大，反应速率快，N、Q的压强相同，但温度Q高于N，反应速率快，故三点平均速率ν(M)< ν(N) <ν(Q) ，故答案为：ν(M)< ν(N) <ν(Q) ；

③化学平衡常数只与温度有关，M、N的温度相同，平衡常数相等，N、Q中Q的温度高，反应①属于放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故三点平衡常数KM、KN、KQ大小关系为为KM=KN>KQ，故答案为：KM=KN>KQ；

Ⅱ25.0%；②不移动；③0.24 MPa；

II．（1）①由图可知，650℃时，反应达平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol，转化了xmol，

则有C（s）+CO2（g）2CO（g）

开始 1 0

转化 x 2x

平衡； 1-x 2x

所以×100%=40%，解得x=0.25mol，则CO2的转化率为×100%=25%，故答案为：25%；

②由图可知，T℃时，反应达平衡后CO和CO2的体积分数都为50%即为平衡状态，所以平衡不移动，故答案为：不移动；

③925℃时，CO的气体分压为96%×MPa=1%MPa，则CO2的体积分数都为4%，CO2的气体分压为4%×MPa=%MPa，所以用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp===0.24 MPa，故答案为：0.24 MPa。

考点：考查了反应热和焓变、化学平衡的计算、化学平衡移动的影响因素等相关知识。