Question

“C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)  ΔH＝－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：①c₁         c₂（填“＞”、“＜”或“＝”）；a＝          。

②若甲中反应达到平衡耗时10 s，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_____mol/(L·s)。

（2）向体积为1 L的密闭容器中充入b mol CO和2b mol H₂，发生反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。平衡时CO的转化率与温度的关系如图所示。请回答下列问题：

①正反应属于      （填“吸”或“放”）热反应。

②100℃时，该反应的平衡常数K＝    （用含b的代数式表示）。

（3）治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)  ΔH＜0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)＝1:2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）

Answer

（1）①＝，19.6；②0.03；（2）①放；②；（3）b c。

【解析】

试题分析：（1）①因为条件是等温等压，且乙转化到同一半边，投入量和甲相同，两个平衡为等效平衡，即c1=c2；②放出29.4kJ的热量消耗n(CO2)=29.4/49mol=0.6mol，根据化学反应速率的数学表达式，v(CO2)=0.6/(2×10)mol/(L·s)=0.03 mol/(L·s)；(2)①随着温度的升高CO的转化率降低，根据勒夏特列原理，正反应属于放热反应；②100℃是CO的转化率为0.5，消耗的n(CO)=0.5b，平衡时n(CO)=(b－0.5b)mol=0.5bmol，，则达到平衡时，n(H2)=(2b－2×0.5b)mol=bmol，n(CH3OH)=0.5b，根据化学平衡常数的定义，K=1/b2；（3）a、根据化学平衡状态的定义，各组分的浓度保持不变，而不是相等，故错误；b、根据化学平衡状态的定义，故正确；c、根据化学平衡状态定义，当组分的浓度不再改变，达到平衡，物质的量之间的比值也不再改变，故正确；d、平衡常数只受温度的影响，温度不变平衡常数不变，故错误。

考点：考查等效平衡、化学反应速率的计算、化学平衡常数、判断达到化学平衡常数的标志等知识。