Question

【题目】乙醇是重要的化工原料，也是清洁的能源。

Ⅰ、工业上，在一定条件下用乙烯水化法制备乙醇。已知热化学方程式如下：

①CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g) ΔH1

②2CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OCH2CH3(g) ΔH2

③2CH3CH2OH(g)CH3CH2OCH2CH3(g)+H2O(g) ΔH3

（1）几种化学键的键能如下：

化学键	H-C	C=C	H-O	C-O	C-C
键能kJ·mol-1	413	615	463	351	348

根据键能计算ΔH1=________________kJ·mol-1。

（2）在恒容密闭容器中发生反应②，下列能说明该反应达到平衡的是_________。

a、容器中总压强保持不变

b、H2O(g)的消耗速率与CH3CH2OCH2CH3(g)生成速率相等

c、气体平均摩尔质量保持不变

d、容器中气体密度保持不变

（3）在密闭容器中投入CH2=CH2(g)、H2O(g)和催化剂发生反应①，乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①x代表________________。（选填“温度”或“压强”）

②L1和L2哪个大？并请说出理由：_____________________________________________________。

Ⅱ、如图所示，甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，甲中充入2molA和1molB，乙中充入2molC和lmolHe，此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g)；反应达到平衡后，再恢复至原温度。回答下列问题：

（4）达到平衡时，隔板K最终停留在0刻度左侧某一处，记为a处，则a的取值范围是__________。

（5）若达到平衡时，隔板K最终停留在左侧刻度1处，此时甲容积为2L，则该反应化学平衡常数为_______________。

（6）若一开始就将K、F如上图固定，其他条件均不变，则达到平衡时：测得甲中A的转化率为b，则乙中C的转化率为____________。

Answer 1

【答案】－34 ac 温度 L1＞L2，正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡转化率增大 0<a<2 4L/moL(也可不带单位） 1-b

【解析】

I.（1）依据化学反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和来分析；

（2）当达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量不变，可以此判断是否达到平衡状态；

（3）根据（1）问可知，反应①为放热反应，且随着反应的进行，混合气体总物质的量减少，根据压强、温度对反应①平衡的影响进行分析；

II．（4）当物质的量不变时平衡，此时隔板K、F不再移动，根据可逆反应的特征用极限法分析；

（5）根据化学平衡常数表达式的概念，结合条件和给出的可逆反应方程式解答；

（6）根据恒温恒容下等效平衡规律分析计算；

I.（1）CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)的焓变ΔH1=反应物总键能之和-生成物总键能之和，结合图表提供的化学键的键能，则△H1═615 kJ/mol +4×413 kJ/mol+2×463 kJ/mol -（5×413kJ/mol+348 kJ/mol+351 kJ/mol+463 kJ/mol）=3193 kJmol-1-3227 kJmol-1=-34 kJmol-1，

故答案为：－34；

（2） a. 2CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OCH2CH3(g)，正反应气体物质的量减小，随反应进行混合气体总物质的量减少，恒容容器中，容器内总压强减小，容器内总压强保持不变，说明到达平衡状态；

b. H2O(g)的消耗速率与CH3CH2OCH2CH3(g)生成速率都属于正反应速率，正反应速率之比等于计量数之比，不能说明到达平衡状态；

c. 气体的总质量保持不变，气体总物质的量减少，则气体的平均摩尔质量逐渐增大，当容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明到达平衡状态；

d. 在恒容密闭容器中发生反应②，气体的总质量保持不变，气体的密度始终保持不变，因此当容器内混合气体密度保持不变时，不能说明达到平衡状态；

答案选ac；

（3）①反应①为2CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OCH2CH3(g) ΔH1=-34 kJ·mol-1（第1小问已得出结论），该反应的正反应是放热反应，且气体分子数减小；若增大压强，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率增大，与图像不吻合，x不可能为压强；若升高温度，平衡向逆反应方向移动，乙烯的平衡转化率减小，与图像吻合，x可能为温度；因此横坐标x代表温度，

故答案为：温度；

②横坐标为温度，则L1与L2代表压强对乙烯平衡转化率的影响曲线，因增大压强，平衡向正反应方向进行，乙烯的平衡转化率增大，所以L1＞L2，

故答案为：L1＞L2，正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡转化率增大；

II.（4）甲、乙之间的隔板K和活塞F都可左右移动，此时甲、乙是恒温恒压容器，根据反应式2A(g)+B(g)2C(g)可知甲中反应达平衡时气体物质的量减小，乙中反应达到平衡时气体物质的量增大，当物质的量不变时平衡，此时隔板K、F不再移动；通过观察，当反应未开始时隔板位于0处，每一个格相当于0.5 mol气体。隔板在a处时，甲中的气体为0.5×(6a)mol；设甲中反应到达平衡时，有x mol B发生反应，

则(22x)+(1x)+2x=(6a)×0.5 0.5a=x

当B完全反应时，x=1，a取最大，即a=2；当B没有反应时，x=0，a取最小，即a=0；根据可逆反应达到平衡的特点，K停留在02之间某位置，

故答案为：0<a<2；

（5）根据题中的条件，当到达平衡时，隔板位于左侧1处，则说明甲中平衡时气体物质的量为0.5×(61)mol =2.5mol，设甲中到达平衡时有y mol B反应，

2A(g)+B(g)2C(g)

开始（mol）2 1 0

转化（mol）2y y 2y

平衡（mol）2-2y 1-y 2y

2-2y+1-y+2y=2.5，解得y=0.5，甲容积为2L，则甲平衡时A、B、C物质的量浓度依次为0.5mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L，根据化学平常数表达式的概念，该反应的平衡常数，

故答案为：4L/moL（可不带单位）；

（6）若一开始就将K、F固定，则甲、乙为恒温恒容容器，甲中起始充入2molA和1molB，与乙中起始充入2molC达到平衡时为完全全等的等效平衡，恒温恒容时乙中的氦气对平衡无影响；甲容器中A的转化率为b，则A转化了2b，平衡时C为2b；乙容器中平衡时含有2b的C物质，乙中C的转化率= = 1b；

故答案为：1b。