Question

(14分) （1）在恒温，容积为1 L恒容中，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1)，请回答下列问题：

①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：________________________________
______________________________________________________________________。
②ΔH₂＝__________kJ·mol^－1。
③在相同条件下，充入1 mol SO₃和0.5 mol的O₂，则达到平衡时SO₃的转化率为______________；此时该反应________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。
（2）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
①有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A．电解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O(g)2H₂＋O₂
C．太阳光催化分解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
D．天然气制氢：CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂
②CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下反应：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3 min到9 min，v(H₂)＝________mol·L^－1·min^－1。

③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1(即
图中交叉点)
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O
D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
（3）工业上，CH₃OH也可由CO和H₂合成。参考合成反应CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10－2	2.4×10－4	1×10－5

A．该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应ΔS<0
C．在T ℃时，1 L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
D．工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

Answer 1

（1）①S(s)＋O₂(g)===SO₂(g)　ΔH＝－297 kJ·mol^－1
②－78.64　③20%　吸收　19.66
（2）①C　②0.125　③D
（3）AC

试题分析：（1）S燃烧生成SO₂，所以对应的焓变为ΔH₁，ΔH₂＝－×0.8 mol＝－78.64 kJ·mol^－1。当充入1 mol SO_3,0.5 mol O₂时，相当于充入1 mol SO₂和1 mol O₂，和原平衡等效，所以SO₃的转化率为(1－)×100%＝20%。此时反应要吸收热量，其热量为－78.64 kJ＝19.66 kJ。
（2）①利用太阳光催化分解水制氢最节能。
②v(H₂)＝3v(CO₂)＝3×＝0.125 mol·L^－1·min^－1。
③由于体积不变，密度不能作为达到平衡状态的标志。
（3）温度越高，平衡常数越小，所以该反应的正反应为放热反应，该反应为熵减的放热反应。C项，在T ℃时，1 L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，c(CO)=c(CH₃OH)=0.05mol/L，c(H₂)="(0.2-0.1)mol/L=0.1" mol/L，K＝＝100。根据反应特点，温度越低，压强越大，原料气转化率越高，采取5 MPa和250 ℃，一是考虑速率问题，二是考虑设备问题。