Question

【题目】(1)已知： C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ/mol

则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= _____________kJ/mol。

(2)在一恒容的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH

①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。

A．每消耗1 mol CO的同时生成2molH2

B．混合气体总物质的量不变

C．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等

D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。A、B两点的平衡常数K(A)_______K(B)(填“＞”、“=”或“＜”,下同)；由图判断ΔH ______0。

③某温度下，将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)=0.25 mol/L，则CO的转化率=________，此温度下的平衡常数K=_________(保留二位有效数字)。

Answer 1

【答案】-524.8 C = < 75% 1.3

【解析】

(1)本小题可用盖斯定律进行计算；

(2)①在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不变，以此分析；

②平衡常数只是温度的函数，由图可知，横坐标为温度，纵坐标为CO的转化率，曲线为等压线，从图像走势来看，随温度的升高，一氧化碳转化率降低，即平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，据此解题；

③利用三段式解得平衡时各组分的浓度，再带入该反应的平衡常数表达式。

(1)①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=﹣393.5kJ/mol；②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H2=+131.3kJ/mol，

根据盖斯定律，①﹣②得CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g)△H=﹣393.5kJ/mol﹣131.3kJ/mol=﹣524.8kJ/mol，

(2)①A、每消耗1molCO的同时生成2molH2，能证明正逆反应速率是相等的，故A不符合题意；

B、该反应是一个前后气体分子数变化的反应，混合气体总物质的量不变，证明达到化学平衡状态，故B不符合题意；

C、生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等，均描述为正反应，不能证明正逆反应速率是相等的，此时不一定达到化学平衡，故C符合题意；

D、CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，是化学平衡状态的特征，故D不符合题意．

综上所述，本题应选C；

②根据图中CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系，A、B两点的温度是一样的，所以平衡常数相等，根据图示内容，压强不变，当温度升该时，一氧化碳的转化率逐渐减小，所以化学平衡向左移动，所以该反应是一个放热反应，即ΔH＜0；

③将2.0mol CO和6.0mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)=0.25mol/L，则

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

初始浓度(mol/L) 1.0 3.0 0

变化浓度(mol/L) 0.75 1.5 0.75

平衡浓度(mol/L) 0.25 1.5 0.75

CO的转化率0.75/1×100%=75%，此温度下的化学平衡常数K=c(CH3OH)/[c(CO)c2(H2)]= 0.75/(0.25×1.52)≈1.3。