Question

“神十搭载的长征F改进型火箭推进剂之一为无色气体N₂O₄，N₂O₄与NO₂转换的热化学方程式为：N₂O₄(g)2NO₂(g)  △H=+24.4KJ/mol

(1)将一定量N₂O₄投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是        。

a．v_正(N₂O₄)=2v_逆(NO₂)                b．体系颜色不变

c．气体平均相对分子质量不变         d．气体密度不变

达到平衡后，保持体积不变升高温度，再次到达平衡时，则混合气体颜色          (填“变深”、“变浅”或“不变”)，判断理由                    。

（2)T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH₄和1molH₂O(g)，发生反应：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)，经过3min，反应达到平衡。已知平衡时c(CH₄)=0.5mol/L

①0～3min内，该反应的平均反应速率v(H₂)=____________。

②T℃时，该反应的平衡常数K=___________。

(3)在一定条件下用CO和H₂可以制得甲醇，CH₃OH和CO的燃烧热为别725.8 kJ/mol ，283.0 kJ/mol，1 mol液态水变成气态水吸热44.0 kJ，写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式：                      。

(4)工业上用CO与H₂在催化剂作用下合成CH₃OH,其反应为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。按n(CO) : n(H₂)=1 : 2向密闭容器中充入反应物，测得平衡时混合物中CH₃OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。

P₁_________P₂(填“<”“>”或“=”)

②在C点时，CO转化率为____________。

Answer

(15分)(1)bc(2分)；变深(1分)正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深(2分)

(2)①v(H2)=0.5moL/(L·min)(2分)，②K=6.75(mol/L)2(2分)

(3)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH=-354.8kJ∕mol(2分)

(4)①>(2分)，②75%(2分)

【解析】

试题分析：(1)a．应是2v正(N2O4)=v逆(NO2) 时反应达到平衡状态，故a错误；b．体系颜色不变，说明二氧化氮浓度不变，反应到达平衡状态，故b正确；c．混合气体总质量不变，随反应减小混合气体总物质的量增大，平均相对分子质量减小，当气体平均相对分子质量不变时，反应到达平衡状态，故c正确；d．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，气体密度始终不变，故d错误，正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深；

(2)①向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O(g)，发生反应：CH4(g)+H2O⇌CO(g)+3H2(g)，反应开始c(CH4)=1mol•L-1，经过tmin，反应达到平衡．已知平衡时，c(CH4)=0.5mol•L-1，v(CH4)==mol/(L•min)，速率之比等于化学计量数之比，则v(H2)=3v(CH4)=3×mol/(L•min)=mol/(L•min)；

②T℃时，1L恒容密闭容器中

CH4(g)+H2OCO(g)+3H2(g)

起始量(mol)： 1 1 0 0

变化量(mol)： 0.5 0.5 0.5 1.5

平衡量(mol)： 0.5 0.5 0.5 1.5

平衡常数K===6.75；

(3)由CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-283.0kJ•mol-1和-725.8kJ•mol-1，则

①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1

②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-725.8kJ•mol-1

③H2O(l)=H2O(g)△H=-44KJ/mol

由盖斯定律可知用②-①+③×2得反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(g)，该反应的反应热△H=-725.8kJ•mol-1-(-283.0kJ•mol-1)+2×44KJ/mol=-354.8kJ•mol-1；

(4)①由300℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2；

②设向密闭容器充入了1molCO和2molH2，CO的转化率为x，则

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

起始 1 2 0

变化 x 2x x

结束 1-x 2-2x x

在C点时，CH3OH的体积分数==0.5，解得x=0.75。

考点：考查化学平衡状态判断、化学平衡的图像与计算、盖斯定律的应用、化学平衡常数及化学反应速率的计算等。