Question

10．减少污染、保护环境是全世界最热门的课题．
Ⅰ．CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	C-O		H-O	C-H
E/（kJ•mol-1）	436	343	876	465	413

由此计算△H₁=-299kJ•mol^-1．
（2）图1中能正确反映反应①平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线为Ⅰ （填曲线标记字母），其判断理由是反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数数值及平衡常数的对数lgK随温度升高变小．

（3）在密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2．
①P₁小于P₂（填“大于”或“小于”），其判断理由是相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正移，提升CO的转化率，故P₁＜P₂．
②M、N、Q三点平均速率ν_（M）、ν_（N）、ν_（Q）大小关系为ν_（M）＜ν_（N）＜ν_（Q）．
③M、N、Q三点平衡常数K_M、K_N、K_Q大小关系为K_M=K_N＞K_Q．
Ⅱ．一定量的CO₂与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C（s）+CO₂（g）?2CO（g）．平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图3所示．已知：气体分压（P_分）=气体总压（P_总）×体积分数．

（1）完成下列填空：
①650℃时，反应达平衡后CO₂的转化率为25.0%．
②T℃时，若充入等体积的CO₂和CO，平衡不移动（填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”）
③925℃时，P_总=$\frac{1}{96}$MPa，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_P=0.24 MPa．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能；
（2）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁ =-299 kJ•mol^-1，升温平衡逆向进行平衡常数减小，平衡常数的对数lgK减小；
（3）①相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大．
②p₁小于p₂，压强越大反应速率越大，则M点反应速率小于N点反应速率，Q点我的高于MN点，反应速率大；
③化学平衡常数只与温度有关，相同温度时其平衡常数相等，升高温度平衡向逆反应方向移动，其平衡常数减小；
Ⅱ．（1）①由图可知，650℃时，反应达平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol，根据三段式进行计算；
②由图可知，T℃时，反应达平衡后CO和CO₂的体积分数都为50%即为平衡状态；
③925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_p=$\frac{{P}^{2}（CO）}{P（C{O}_{2}）}$来回答

解答 解：Ⅰ．（1）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反应热=反应物总键能-生成物总键能=876+2×436-（3×413+343+465）=-299 kJ•mol^-1，
故答案为：-299 kJ•mol^-1；
（2）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H₁ =-299 kJ•mol^-1，升温平衡逆向进行平衡常数减小，平衡常数的对数lgK减小，图象中符合的是Ⅰ，
故答案为：I，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数数值及平衡常数的对数lgK随温度升高变小；
（3）①相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大，根据图象知，p₁小于p₂，
故答案为：小于；相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正移，提升CO的转化率，故P₁＜P₂；   
②p₁小于p₂，压强越大反应速率越大，则M点反应速率小于N点反应速率，Q点我的高于MN点，反应速率大，则M、N、Q三点平均速率ν_（M）、ν_（N）、ν_（Q）大小关系为ν_（M）＜ν_（N）＜ν_（Q），
故答案为：ν_（M）＜ν_（N）＜ν_（Q）；     
③化学平衡常数只与温度有关，相同温度时其平衡常数相等，升高温度平衡向逆反应方向移动，其平衡常数减小，根据图象知，温度：M=N＜Q，则若M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_Q的大小关系为K_M=K_N＞K_Q，
故答案为：K_M=K_N＞K_Q；
Ⅱ（1）①由图可知，650℃时，反应达平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol，转化了xmol，
则有C（s）+CO₂（g）?2CO（g）
开始        1        0
转化        x       2x
平衡；     1-x      2x
所以$\frac{2x}{1-x+2x}$×100%=40%，解得x=0.25mol，则CO₂的转化率为$\frac{0.25}{1}$×100%=25%，故答案为：25%；
故答案为：25.0%；    
②由图可知，T℃时，反应达平衡后CO和CO₂的体积分数都为50%即为平衡状态，T℃时，若充入等体积的CO₂和CO平衡不移动，
故答案为：不移动；    
③925℃时，P_总=$\frac{1}{96}$MPa，CO的体积分数为96%，则CO₂的体积分数都为4%，所以用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_p=$\frac{{P}^{2}（CO）}{P（C{O}_{2}）}$=$\frac{（{P}_{总}×96%）^{2}}{{P}_{总}×4%}$=0.24 MPa，故答案为：0.24 MPa；

点评 本题考查了化学平衡图象、阅读题目获取信息的能力等，难度中等，需要学生具备运用信息与基础知识分析问题、解决问题的能力．