Question

【题目】H2是一种重要的清洁能源。

（1）已知：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol，

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJ/mol，H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1，则ΔH1=___kJ/mol，该反应自发进行的条件为_____。

A.高温 B.低温 C.任何温度条件下

（2）恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入1molCO和2.2molH2，发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。

①压强：p1____p2。(填“>”<”或“=”)

②M点时，H2的转化率为_____(计算结果精确到0.1%)， 该反应的平衡常数Kp=____(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

③下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是______(填字母)；

A.容器内压强保持不变 B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)

C.混合气体的相对分子质量保持不变 D.混合气体的密度保持不变

（3）H2还原NO的反应为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(1)，实验测得反应速率的表达式为v=kcm(NO)·cn(H2)(k是速率常数，只与温度有关)

①某温度下，反应速率与反应物浓度的变化关系如下表所示。

编号	c(NO)/(mol/L)	c(H2)/(mol/L)	v/(mol·L-1·min-1)
1	0.10	0.10	0.414
2	0.10	0.20	1.656
3	0.50	0.10	2.070

由表中数据可知，m=_____，n=_____。

②上述反应分两步进行：i．2NO(g)+H2(g)=N2(g)+H2O2(1)(慢反应)；ii．H2O2(1)+H2(g)=2H2O(1)(快反应)。下列叙述正确的是_______(填字母)

A.H2O2是该反应的催化剂 B.反应i的活化能较高

C.总反应速率由反应ii的速率决定 D.反应i中NO和H2的碰撞仅部分有效

（4）2018年我国某科研团队利用透氧膜，一步即获得合成氨原料和合成液态燃料的原料。其工作原理如图所示（空气中N2与O2的物质的量之比按4：1计）。工作过程中，膜I侧所得=3，则膜I侧的电极方程式为________。

Answer 1

【答案】-90.1kJ/mol B > 54.5% CD 1 2 BD 12H2O+O2+28e-=12H2+14O2-

【解析】

（1）已知：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol ①

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJ/mol ②

①+②得：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1，从而求出ΔH1=-90.1kJ/mol，该反应ΔS<0，ΔH1<0，从而得出自发进行的条件。

（2）①反应为体积缩小的可逆反应，压强越大，CO的转化率越大，图中显示，P1时CO的转化率大，由此可得出p1与p2的关系。

②从图中可以看出，M点时，CO的转化率为60%，则CO的物质的量的变化量为0.6mol。由此建立三段式的关系为：

M点时，H2的转化率为，该反应的平衡常数Kp= 。

③A.恒压条件，压强始终不变，由容器内压强保持不变，不能判断反应是否达平衡；

B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)，此数据表明逆反应速率大，平衡逆向移动；

C.混合气体的质量不变，但气体的物质的量减小，相对分子质量增大。若相对分子质量保持不变，则达平衡状态；

D.混合气体的质量不变，但体积减小，所以密度增大。若密度不变，则表明达平衡状态。

（3）由表中数据可知，，由此求出m；，由此求出n。

②A.两步反应加和，虽然H2O2被消掉，但H2O2出现在第一个反应的生成物中，所以它不是该反应的催化剂；

B.反应i是慢反应，则反应的活化能较高；

C.总反应速率由慢反应的速率决定；

D.反应i是慢反应，说明NO和H2的碰撞仅部分有效。

（4）n(N2):n(O2)= 4：1，=3，则n(H2):n(O2)=12:1，从图中可以看出，氧元素转化为O2-，氢元素转化为H2，由此可得出膜I侧的电极方程式。

（1）已知：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.0kJ/mol ①

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJ/mol ②

①+②得：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1，从而求出ΔH1=-90.1kJ/mol，该反应ΔS<0，ΔH1<0，从而得出自发进行的条件是低温。答案为：B；

（2）①反应为体积缩小的可逆反应，压强越大，CO的转化率越大，图中显示，P1时CO的转化率大，由此可得出p1>p2。答案为：>；

②从图中可以看出，M点时，CO的转化率为60%，则CO的物质的量的变化量为0.6mol。由此建立三段式的关系为：

M点时，H2的转化率为=54.5%/span>，该反应的平衡常数Kp== 。答案为：54.5%；；

③A.恒压条件，压强始终不变，由容器内压强保持不变，不能判断反应是否达平衡；

B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)，此数据表明逆反应速率大，平衡逆向移动；

C.混合气体的质量不变，但气体的物质的量减小，相对分子质量增大。若相对分子质量保持不变，则达平衡状态；

D.混合气体的质量不变，但体积减小，所以密度增大。若密度不变，则表明达平衡状态。

由以上分析，可确定CD达平衡状态。答案为：CD；

（3）由表中数据可知，，由此求出m=1；，由此求出n=2；。答案为：1；2；

②A.两步反应加和，虽然H2O2被消掉，但H2O2出现在第一个反应的生成物中，所以它不是该反应的催化剂，A错误；

B.反应i是慢反应，则反应的活化能较高，B正确；

C.总反应速率由慢反应的速率决定，C错误；

D.反应i是慢反应，说明NO和H2的碰撞仅部分有效，D正确。

综合以上分析，答案为：BD；

（4）n(N2):n(O2)= 4：1，=3，则n(H2):n(O2)=12:1，从图中可以看出，氧元素转化为O2-，氢元素转化为H2，由此可得出膜I侧的电极方程式12H2O+O2+28e-=12H2+14O2-。答案为：12H2O+O2+28e-=12H2+14O2-。