Question

【题目】“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

(1)一定温度下，在两个容积均为2 L的密闭容器中，分别发生反应：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。相关数据如下：

容器	甲	乙
反应物投入量	1molCO2(g)和 3molH2(g)	1mol CH3OH (g)和 1molH2O(g)
平衡时c(CH3OH)	c1	c2
平衡时能量变化	放出29.4kJ	吸收a kJ

请回答：

①a＝_______________；

②若甲中反应10 s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是___________。

(2)甲烷的一个重要用途是制取H2，其原理为CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示，则压强p1_____(填“大于”或“小于”)p2；压强为p2时，在y点：v(正)______(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。

(3)一定条件下，治理汽车尾气的反应是2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO)∶n(CO)＝2∶1的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是________(填字母)。

Answer 1

【答案】19.6 0.03 mol·L－1·s－1 小于 大于 cd

【解析】

(1)①根据表格信息，1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)与1 mol CH3OH(g)、1 mol H2O(g)属于“量相当”在相同条件下能建立相同的平衡状态，所以29.4＋a＝49.0，解得a＝19.6；

②根据热化学方程式的意义，CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，平衡时放出29.4 kJ的热量，则反应掉的CO2＝29.4/49＝0.6 mol，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率＝＝0.03 mol·L－1·s－1；

(2)根据化学反应CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)，增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率降低，由图像可知，压强p1＜p2，压强为p2时，在y点，可逆反应没有达到平衡，需升高甲烷的转化率，即平衡必须正向移动，则v(正)大于v(逆)；

(3)a、平衡常数与温度有关，温度不变，则平衡常数始终不变，所以平衡常数不能判断是否达到平衡状态，选项a错误；

b、由图像可知，t1时刻CO2与NO物质的量相等，但是随后，它们的量继续发生变化，所以说明反应未达到平衡状态，选项b错误；

c、随着反应的进行，NO与CO的物质的量的比值在不断变化，当比值不变时，反应处于平衡状态，选项c正确；

d、随着反应的进行，NO和CO的转化率不断变化 ，当转化率不再变化时，说明反应处于平衡状态，选项d正确。

答案选cd。