Question

（15分）“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH、

HCOOH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

（1）一定温度下，在两个容积均为2 L的密闭容器中，分别发生反应：

CO₂（g） + 3H₂（g）CH₃OH（g） + H₂O（g）  △H =﹣49.0 kJ/mol。相关数据如下：

容器	甲	乙
反应物投入量	1 mol CO2（g）和3 mol H2（g）	1 mol CH3OH（g）和1 mol H2O（g）
平衡时c（CH3OH）	c1	c2
平衡时能量变化	放出29.4 kJ	吸收a kJ

请回答：①a =                          。

②若甲中反应10 s时达到平衡，则用CO₂来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是             。

（2）甲烷的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂（g）+CH₄（g）2CO（g）+2H₂（g）在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示，则压强P₁     P₂ ，（填“大于”或“小于”）；压强为P₂时，在y点：v（正）      v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）一定条件下，治理汽车尾气的反应是2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g） △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n（NO）:n（CO）=2:1的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t₁时刻一定达到平衡状态的是      （选填字母）。

（4）甲酸（HCOOH）是一种弱酸，现用0.1 mol·L^-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L^-1的盐酸和甲酸溶液，滴定曲线如下：滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c（H⁺）最大的是     ；V₁和V₂的关系V₁    V₂（填 “>”、“=”或“<”）；M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是       。

Answer

（15分）

（1）① 19.6 ②0.03 mol·L-1·S-1 （2）小于 大于 （3）c d

（4）甲酸溶液 < c（HCOO－）> c （Na+）> c （H+）> c （OH－）

【解析】

试题分析：（1）①根据表格信息，1 mol CO2（g）、3 mol H2（g）与1 mol CH3OH（g）、1 mol H2O（g）属于“量相当”在相同条件下能建立相同的平衡状态，所以29.4+a=49.0，解得a=19.6.

②根据热化学方程式的意义，CO2（g） + 3H2（g）CH3OH（g） + H2O（g） △H =﹣49.0 kJ/mol，平衡时放出29.4kJ的热量，则反应掉的CO2 =29.4÷49=0.6mol，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率=0.6mol/（2L·10s）= 0.03 mol·L-1·S-1.

（2）根据化学反应CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g），增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率降低，由图像可知，压强P1 < P2 ，压强为P2时，在y点，可逆反应没有达到平衡，需升高甲烷的转化率，即平衡必须正向移动，则v（正）大于v（逆）。

（3）a.该反应是放热反应，随着反应的进行，反应放热，K值减小，错误；b.由图像可知，t1时刻CO2 与NO物质的量相等，但是随后，它们的量继续发生变化，所以不能说明反应处于平衡状态，错误；c.随着反应的进行，NO与CO的物质的量的比值在不断变化，当比值不变时，反应处于平衡状态，正确；d.随着反应的进行，NO和CO的转化率在不断变化，当转化率不再变化时，说明反应处于平衡状态，正确；选cd。

（4）酸碱抑制水的电离，NaOH、HCl属于强电解质，浓度相同，对水的抑制程度相同，甲酸是弱酸，同浓度时，电离出的H＋浓度较低，对水的抑制能力较弱，所以滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c（H+）最大的是甲酸；等体积、等浓度的盐酸和甲酸的物质的量相等，加入20Ml 0.1 mol·L-1 NaOH 时，恰好反应生成盐，但甲酸钠属于强碱弱酸盐，溶液显碱性，要使PH=7，需少加NaOH，根据图中数据，滴定前，盐酸与甲酸浓度相等，由于甲酸是弱酸，部分电离，PH>1，则左图是NaOH滴定甲酸图像，V1和V2的关系V1 c （Na+）> c （H+）> c （OH－）。

考点：考查等效平衡，化学反应速率，化学平衡状态的判断，弱电解质的电离等知识。