Question

【題目】隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放顯減少10%，二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅減少。

（1）在恒溫，容積為1L恒容中，硫可以發(fā)生如下較化，其反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖1所示(已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1)，請回答下列問題：

①寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式：_________。,

②ΔH2＝_________kJ·mol－1。

③在相同條件下，充入1molSO3和0.5mol的O2，則達到平衡時SO3的轉(zhuǎn)化率為_______；此時該反應(yīng)______(填“放出“或“吸收”)_______kJ的能量。

（2）中國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下40%~50%。

①CO2可轉(zhuǎn)化成有機物實現(xiàn)碳循環(huán)。在休積為1L的密閉容器中，充入lmolCO2和3molH2，一定條件下反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ/mol,測得CO2和CH3OH(g)濃度隨時間變化如圖所示。從3min到9min，v(H2)=_______mol/(L·min)

②為了加快化學(xué)反應(yīng)速率且使體系中氣體的物質(zhì)的量減少，其他條件不變時，可采取的措施有_______ (填編號)。

A.升高溫度 B.縮小容器體積 C.再充入CO2氣體 D.使用合適的催化劑

（3）工業(yè)上，CH3OH也可由CO2和H2合成。參考合成反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)。下列說法正確的是______________。

溫度/℃	0	100	200	300	400
平衡常數(shù)	667	13	1.9×10-2	2.4×10-4	1×10-5

A.該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)

B.該反應(yīng)在低溫下不能自發(fā)進行，高溫下可自發(fā)進行，說明該反應(yīng)△S<0

C.在T℃時，1L密閉容器中，投入0.1molCO和0.2molH2,達到平衡時，CO轉(zhuǎn)化率為50%，則此時的平衡常數(shù)為100

D.工業(yè)上采用稍高的壓強(5MPa)和250℃,是因為此條件下，原料氣轉(zhuǎn)化率最高

Answer 1

【答案】 S(s) +O2(g)=SO2(g) ΔH=-297 kJ/mo1 78.64 20% 吸收 19.66 0.125 B AC

【解析】（1）①燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，故硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為S(s) + O2(g)＝SO2(g)△H=-297kJ/mol；

②根據(jù)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，生成0.8mol SO3放出的能量為78.64 kJ，因此ΔH2＝－78.64kJ·mol－1，故答案是78.64；

③假設(shè)1molSO3和0.5molO2完全轉(zhuǎn)化為SO2和O2，則與原來的初始量相同，所以兩次平衡是等效平衡，即平衡時SO2為0.2mol，SO3為0.8mol，所以SO3轉(zhuǎn)化了0.2mol，則達到平衡時SO3的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%；已知2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）△H=-196.6kJ·mol-1，當(dāng)反應(yīng)逆向進行時反應(yīng)熱大小不變，符號相反，所以SO3轉(zhuǎn)化為SO2時反應(yīng)吸熱，熱量為196.6×=19.66 kJ，故答案是：20%；吸收；19.66；

（2）①從3min到9min，v（CO2）=△c（CO2）÷△t=（0.50mol/L0.25mol/L）÷6min，則v（H2）=3v（CO2）=0.125mol/(L·min)，故答案是：0.125；

②A．正反應(yīng)放熱，升高溫度反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)方向進行，體系中氣體的物質(zhì)的量增加，A錯誤；

B．縮小容器體積壓強增大，反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向進行，體系中氣體的物質(zhì)的量減少，B正確；

C．再充入CO2氣體反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向進行，體系中氣體的物質(zhì)的量增加，C錯誤；

D．使用合適的催化劑不能改變平衡狀態(tài)，D錯誤；

故答案選B。

（3）A.依據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確；

B.由A可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，正反應(yīng)是體積減小的，則△S＜0。根據(jù)△G=△H-T△S＜0可知該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進行，B錯誤；

C、結(jié)合平衡三段式法列式計算，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪之積除以反應(yīng)物平衡濃度冪之積，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol/L） 0.1 0.2 0

變化量（mol/L） 0.05 0.1 0.05

平衡量（mol/L） 0.05 0.1 0.05

平衡常數(shù)K==100，C正確；

D、升溫平衡逆向進行，此條件是催化劑活性最大，不是原料氣的轉(zhuǎn)化率高，D錯誤；

故答案選AC。