Question

【题目】C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。

(1)已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH1=－566 kJ/mol

S(l)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2=－296 kJ/mol

一定条件下，可以通过CO与SO2反应生成S(1)和一种无毒的气体，实现燃煤烟气中硫的回收，写出该反应的热化学方程式_______________________________。

(2)在500℃下合成甲醇的反应原理为：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 在1 L 的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，压强为p0 ，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算,也可以用平衡分压Kp代替平衡浓度,计算分压=总压×物质的量分数)

①反应进行到4 min 时，v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。0~4 min，H2的平均反应速率v(H2)=____________mol·L－1·min－1。

②CO2平衡时的体积分数为_______________，该温度下Kp为__________(用含有p0的式子表示)。

③下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________。

A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)

B．CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1: 3 :1: 1

C．恒温恒压下，气体的体积不再变化

D．恒温恒容下，气体的密度不再变化

④500℃、在2个容积都是2L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	容器甲	容器乙
反应物起始投入量	1 mol CO2，3 mol H2	0.5 mol CO2，1 mol H2 1 mol CH3OH，1 mol H2O
CH3OH的平衡浓度/mol·L－1	C1	C2

则乙容器中反应起始向________方向进行；c1_________(填“>”“<”或“=”)c2。

Answer 1

【答案】2CO(g)＋SO2(g)=S(l)＋2CO2(g) ΔH=－270 kJ/mol > 0.375 10% 256/3p02 C 逆反应 <

【解析】

(1) CO与SO2反应生成S(1)和无毒的气体二氧化碳，根据盖斯定律写热化学方程式；(2) ①根据图示，反应进行到4 min 时，甲醇的物质的量继续增大，说明反应正向进行；v(H2)=； ②根据图示，15min 时达到平衡状态，利用“三段式”计算平衡时各物质的量；根据压强比等于气体物质的量比计算平衡时的总压强；③根据平衡标志分析；④根据Q与K的关系分析乙容器的反应方向；根据等效平衡原理，容器乙中相当于投料为1.5 mol CO2，4 mol H2。

(1)①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH1=－566 kJ/mol；②S(l)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2=－296 kJ/mol；根据盖斯定律①-②得2CO(g)＋SO2(g)=S(l)＋2CO2(g) ΔH=－270 kJ/mol；(2) ①根据图示，反应进行到4 min 时，甲醇的物质的量继续增大，反应正向进行，v(正) >v(逆)；0~4 min，H2的浓度变化为1.5mol/L，v(H2)== 0.375 mol·L－1·min－1；②根据图示，15min 时达到平衡状态，CO的平衡浓度为0.25mol/L，则

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

开始 1 3 0 0

转化 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡 0.25 0.75 0.75 0.75

CO2平衡时的体积分数为10%；根据压强比等于气体物质的量比，平衡时的总压强为，Kp=256/3p02 ； ③A．平衡时正逆反应速率比等于系数比，所以v正(CH3OH)=3v逆(H2)不平衡，故不选A；

B． CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1: 3 :1: 1时，浓度不一定不变，所以CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1: 3 :1: 1时，不一定平衡，不选B；

C．该反应气体体积是变量，恒温恒压下，气体的体积不再变化一定平衡，故选C；

D．在恒温恒容下，该反应的密度是恒量，气体的密度不再变化，不一定平衡，故不选D。

④500℃的平衡常数K= ，Q=，Q>K，反应逆向进行；根据等效平衡原理，容器乙中相当于投料为1.5 mol CO2，4 mol H2，与容器甲比增加了投料，所以甲醇的浓度c1<c2。