Question

( 14分)

I .（1）已知H₂的燃烧热285.8KJ/mol，写出液态水电解生成H₂和O₂的热化学方程式            ；

（2）已知2SO₂(g)+O₂(g) = 2SO₃(g) ΔH＝－197 kJ/mol，相同温度和压强条件下，4molSO₂和2molO₂充入容器中反应至平衡时放出的能量为Q KJ，则Q           394KJ(填“>”“<”或“=”)

II.甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应I：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)     ΔH₁

反应II：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)    ΔH₂

下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

（1）由表中数据判断ΔH₂            0(填“＞”、“＜”或“＝”)，

（2）若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是                ，

A．升高温度

B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．使用合适的催化剂

D．恒温恒容充入He，使体系总压强增大

E．按原比例再充入 CO和 H₂

（3）某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的恒容密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)=0.2 mol·L^-1，则CO的转化率为           ，此时的温度为         (从上表中选择)；

（4）恒温下，1mol CO和nmol H₂在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后，生成a molCH₃OH．若起始时放入3molCO+3nmolH₂，则达平衡时生成CH₃OH_______mol。

Answer

I．（1）H2O(l)=H2(g)+O2(g)ΔH=+285.8KJ/mol（2）<

II.（1）＜（2）BE（3）80%；250℃（4）3a

【解析】

试题分析：I．（1）已知H2的燃烧热285.8KJ/mol，其燃烧的热化学方程式为 H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol；则液态水电解生成氢气和氧气的热化学方程式为H2O(l) = H2(g)+ O2(g) ΔH=+285.8KJ/mol；

（2）SO2和O2反应生成SO3是可逆反应，转化率不可能达到100%，4molSO2和2molO2充入容器中反应至平衡时，实际参加反应的SO2的物质的量小于4mol，则放出的能量为Q <394KJ；

II．（1）根据图表知，反应Ⅱ随温度升高，平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，所以该反应是放热反应，则△H2＜0；

（2）A．升高温度，平衡逆移，甲醇产率降低，故错误；B．将CH3OH(g)从体系中分离出来，平衡正移，甲醇产率增大，故正确；C．使用合适的催化剂，平衡不移动，故错误；D．充入He，使体系总压强增大，平衡不移动，故错误；E．按原比例再充入CO和H2，增大了压强平衡正移，甲醇产率增大，故正确；故答案为BE；

（3）按反应II充分反应达到平衡后，测得c(CO)=0.2mol/L，物质的量为0.4mol；

CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)

起始量(mol) 2 6 0

变化量(mol) x 2x x

平衡量(mol) 2-x 6-2x x

平衡时一氧化碳的物质的量：2-x=0.4mol，所以x=1.6mol

平衡时各物质的浓度：c(CO)=0.2mol/L×2L=0.4mol，c(H2)==1.4mol/L，c(CH3OH)=1.6/2=0.8mol/L；

一氧化碳的转化率==80%，K==2.041，由表格可知温度为250℃；

（4）恒温下，1mol CO和nmol H2在一个容积可变的密闭容器中反应达到平衡后，生成a molCH3OH．若起始时放入3molCO+3nmolH2，依据恒温恒压容器中达到的平衡是等效平衡，所以容器中生成甲醇物质的量为3a。

【考点定位】考查化学平衡的平衡常数的分析判断、反应能量变化、影响化学平衡的因素分析、衡计算应用、等效平衡的分析应用等。

【名师点晴】该题的难点是等效平衡的应用，所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化——边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较。等效平衡一般有三种类型：I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△n≠0的体系）：等效转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。Ⅱ类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△n＝0的体系）：等效转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。Ⅲ类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。解答该类型试题的关键是分清类别，用相应的方法求解即可。