Question

【題目】I．“潔凈煤技術”研究在世界上相當普遍，科研人員通過向地下煤層氣化爐中交替鼓入空氣和水蒸氣的方法，連續產出了高熱值的煤炭氣，其主要成分是CO和H2。CO和H2可作為能源和化工原料，應用十分廣泛．生產煤炭氣的反應之一是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.4kJ/mol

（1）在容積為3L的密閉容器中發生上述反應，5min后容器內氣體的密度增大了0.12g/L，用H2O表示0～5min的平均反應速率為 。

（2）關于上述反應在化學平衡狀態時的描述正確的是 ．

A．CO的含量保持不變 B．v正(H2O)=v正(H2)

C．容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

（3）若上述反應在t0時刻達到平衡(如圖)，在t1時刻改變某一條件，請在圖中繼續畫出t1時刻之后正反應速率隨時間的變化：

①縮小容器體積，t2時到達平衡（用實線表示）；

②t3時平衡常數K值變大，t4到達平衡（用虛線表示）。

（4）在一定條件下用CO和H2可以制得甲醇（化學式為CH3OH），CH3OH和CO的燃燒熱分別為725.8kJ/mol，283.0kJ/mol，1molH2O(l)變為H2O(g)吸收44.0 kJ的熱量，寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態水的熱化學方程式 。

II．實施以減少能源浪費和降低廢氣排放為基本內容的節能減排政策，是應對全球氣候問題、建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇。化工行業的發展必須符合國家節能減排的總體要求。試運用所學知識，解決下列問題：

（1）已知某反應的平衡常數表達式為：，它所對應的化學方程式為 。

（2）已知在400℃時，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0的K=0.5,則400℃時，在0.5L的反應容器中進行合成氨反應，一段時間后，測得N2、H2、NH3的物質的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時反應V(N2)正 V(N2)逆（填：＞、＜、＝、不能確定）。欲使得該反應的化學反應速率加快，同時使平衡時NH3的體積百分數增加，可采取的正確措施是 （填序號）

A、縮小體積增大壓強 B、升高溫度 C、加催化劑 D、使氨氣液化移走

Answer 1

【答案】I．（1）0.002mol/(L·min)；（2）ABC；（3）各1分

（4）CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(g)△H＝－354.8kJ/mol

Ⅱ（1）C（s）+H2O(g)H2(g)+CO(g)（可不標狀態）(2)＝；A

【解析】

試題分析：I．（1）因為是等體積，因此密度增大了0.12g·L－1，氣體質量增大了3×0.12g=0.36g，根據質量差，求出消耗的H2O的物質的量0.36/12mol＝0.03mol，v(H2O)＝0.03/(3×5)mol/(L·min)＝0.002 mol/(L·min)；

（2）A、根據化學平衡狀態的定義，CO的含量保持不變，說明反應達到平衡，A正確；B、v正(H2O)=v正(H2)，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，B正確；C、根據摩爾質量的定義，氣體的質量增大，氣體的物質的量增大，因此摩爾質量不變，說明反應達到平衡，C正確，答案選ABC；

(3)①縮小容器的體積，增大壓強，根據勒夏特列原理，平衡向逆反應方向移動，圖像是：；

②平衡常數增大，只改變溫度，說明化學反應向正反應方向移動，此反應是吸熱反應，因此升高溫度，圖像是：；

（4）①CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－725.8kJ·mol－1，②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1，③H2O(l)=H2O(g) △H=＋44.0kJ·mol－1，CH3OH＋O2=CO＋2H2O(g)，根據蓋斯定律可知①－②＋2×③得出：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g) △H=(－725.8＋283＋2×44)kJ·mol－1=－354.8kJ·mol－1；

Ⅱ、（1）反應的平衡表達式為： ，依據平衡常數概念和原子守恒，它所對應的化學方程式為：C（s）+H2O(g) H2(g) + CO(g)；

（2）在400℃時，反應N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0的K=0.5，則400℃時，在0.5L的反應容器中進行合成氨反應，一段時間后，測得N2、H2、NH3的物質的量分別為2mol、1mol、2mol，反應的Qc==0.5=K，說明反應達到平衡狀態，v（N2）正＝v（N2）逆；欲使得該反應的化學反應速率加快，同時使平衡時NH3的體積分數增加，可采取的正確措施是讓化學平衡正向進行；A、反應是氣體體積減小的反應，縮小體積增大壓強，反應速率增大，平衡正向進行，NH3的體積分數增加，A正確；B、反應是放熱反應，升高溫度速率增大，平衡逆向進行，B錯誤；C、加催化劑改變化學反應速率，不改變化學平衡，C錯誤； D．使氨氣液化移走，平衡正向進行，反應速率減小，D錯誤。答案選A。