Question

【題目】(1)利用CO、H2制造CH3OCH3有三個途徑：

CO(g)+H2(g)═CH3OH(g) △H1＝-91kJmol-1 平衡常數K1

2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O △H2＝-24kJmol-1 平衡常數K2

CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H3＝-41kJmol-1 平衡常數K3

新工藝的總反應式為3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)則該反應的△H＝_____，化學平衡常數為K＝__(用K1、K2、K3的代數式表示)；

(2)一定條件下氣體A與氣體B反應生成氣體C，反應過程中反應物與生成物的濃度隨時間變化的曲線如圖．此反應在達到平衡時，A的轉化率為__；

(3)研究減少有毒氣體的排放對改善環境消除霧霾有十分重要的意義。利用I2O5消除CO污染的反應為：5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s) △H。不同溫度下，向裝有足量I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入4molCO，測得CO2的體積分數φ(CO2)隨時間t變化曲線如圖。

請回答：

①該反應屬于__反應(填“放熱”或“吸熱“)；

②從反應開始至a點時的反應速率為v(CO)＝___，b點時化學平衡常數Kb＝__；

③下列說法不正確的是____(填字母序號)。

a．容器內氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態

b．兩種溫度下，c點時體系中混合氣體的壓強相等

c．增大d點的體系壓強，CO的轉化率不變

d．b點和d點的化學平衡常數：Kb＜Kd

Answer 1

【答案】-247kJmol-1 K12K2K3 75% 放熱 1.2molL-1min-1 1024 bd

【解析】

(1)結合三個方程式利用蓋斯定律分析解答；

(2)根據轉化了的濃度與起始濃度之比可求得A的轉化率；

(3)①由圖象可知：d點所在曲線反應速率快，溫度高，但CO2的體積分數小，結合溫度對平衡的影響分析判斷；②根據起始量和a點時CO2的體積分數(即物質量分數)，利用三段式計算從反應開始至a點時的反應速率為v(CO)；根據b點時CO2的體積分數φ(CO2求出CO和CO2的平衡濃度進而求出b點時化學平衡常數Kb；③根據化學平衡的特征結合溫度、壓強對平衡的影響分析判斷。

(1)①CO(g)+H2(g)═CH3OH(g)△H1=-91kJmol-1平衡常數K2；②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O△H2=-24kJmol-1平衡常數K2；③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-41kJmol-1平衡常數K3；

根據蓋斯定律，反應①×2+②+③，可得到，3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=(-91kJmol-1)×2+(-24kJmol-1)+(-41kJmol-1)=-247kJmol-1，則K=K12K2K3，故答案為：-247kJmol-1；K12K2K3；

(2)根據轉化了的濃度與起始濃度之比可求得A的轉化率為×100%=75%，故答案為：75%；

(3)①5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)，由圖象可知：ad曲線反應速率快，溫度高，但CO2的體積分數小，即升高溫度，平衡逆向移動，故該反應為放熱反應，故答案為：放熱；

②)①設反應5min內轉化CO物質的量為xmol，a點時：

根據a點時CO2的體積分數φ(CO2)==0.30，得x=1.2，則從反應開始至a點時的反應速率為v(CO)= ===1.2molL-1min-1；

設起始到平衡轉化CO物質的量為ymol，b點時：

根據b點時CO2的體積分數φ(CO2)==0.80，得y=3.2，c(CO)=0.4molL-1，c(CO2)=1.6molL-1，b點時化學平衡常數Kb===1024，故答案為：1.2molL-1min-1；1024；

③a．因為條件為恒容，而反應前后氣體質量發生變化，容器內氣體密度為變量，所以容器內氣體密度不變時，表明反應達到平衡狀態，故a正確；b．c點為交點，氣體物質的量分別相等，容器的體積相同，溫度不同，體系中混合氣體的壓強不等，故b錯誤；c．該反應前后氣體的體積不變，改變壓強，平衡不移動，CO的轉化率不變，故c正確；d．b點比d點溫度低，生成物CO2體積分數大，說明反應進行的程度大，則化學平衡常數：Kb＞Kd，故d錯誤；故答案為：bd。