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【题目】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(NOx)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容器中,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·mol1,回答下列问题

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

ΔH2__________kJ·mol1

③在相同条件下,充入1 mol SO30.5 molO2,则达到平衡时SO3的转化率为___________;此时该反应________(放出吸收”)________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% 。

CO2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 CO23 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol1,测得CO2CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3 min9 min,v(H2)=________mol·L1·min1此条件下该反应的平衡常数为__________

②能说明上述反应达到平衡状态的是______(填编号)

A、反应中CO2CH3OH的物质的量浓度之比为11(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、CO2的体积分数在混合气体中保持不变

D、单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O

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

【答案】S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol1 -78.64 20% 吸收 19.66 0.125 16/3 CD B

【解析】

(1)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量

②焓变与化学计量数有关;

③当充入1mol SO3,0.5mol O2时,相当于充入1mol SO21mol O2,和原平衡等效,据此分析;

(2)①根据速率公式计算速率;用三行式分析平衡时浓度,根据平衡常数表达式计算平衡常数;

②根据平衡状态判断方法判断是否达到平衡;

③根据平衡移动方向,分析改变的条件。

(1)S燃烧生成SO2,所以对应的焓变为ΔH1则表示硫的燃烧热的热化学方程式为S(s)O2(g)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol1

故答案为:S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH=-297 kJ·mol1

②根据反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol1,2molSO2完全转化,放热196.6kJ,从图可知有0.8molSO2发生转化,则ΔH2=×0.8mol=-78.64kJ/mol;

故答案为:-78.64;

③当充入1mol SO3,0.5mol O2时,相当于充入1mol SO21mol O2,和原平衡等效,所以SO3的转化率为(1-)×100%=20%,此时反应要吸收热量,其热量为-78.64 kJ=19.66kJ;

故答案为:20%;吸收;19.66;
(2)①v(H2)=3v(CO2)=3=0.125 mol·L-1·min-1

根据图2信息可以知道:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初始浓度(mol/L): 1 3 0 0

变化浓度(mol/L):0.75 2.25 0.75 0.75

平衡浓度(mol/L):0.25 0.75 0.75 0.75

平衡常数为K===16/3;

故答案为:0.12516/3;
A、由图可知反应中CO2CH3OH的物质的量浓度之比为1:1时,并未达到平衡状态,故A不选
B、因气体的质量不变,容器的体积不变,则无论是否达到平衡状态,都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化,不能判断是否达到平衡状态,故B不选
C、CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明达到平衡状态,故C
D、单位时间内消耗3 mol H2,同时消耗1 mol H2O用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,说明v()=v(),说明达到平衡状态D

综合以上分析,答案选CD。

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,说明要求平衡正向移动,

A.升高温度,平衡逆向移动,故A错误;

B.缩小容器体积,平衡正向移动,故B正确;

C.再充入CO2气体, 平衡正向移动,但气体的物质的量增大,故C错误;

D.使用合适的催化剂,平衡不移动,故D错误。

故答案为:B。

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