Question

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO₂)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%，二氧化碳(CO₂)的排放量也要大幅减少。               

（1）在恒温，容积为1 L容器中，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示。已知:2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)  ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1，回答下列问题：

 ①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式: _____________________________

②ΔH₂＝__________kJ·mol^－1。

③在相同条件下，充入1 mol SO₃和0.5 mol的O₂，则达到平衡时SO₃的转化率为___________；此时该反应________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。

（2）中国政府承诺，到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50% 。

①CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下反应:CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3 min到9 min，v(H₂)＝________mol·L^－1·min^－1。  此条件下该反应的平衡常数为__________ 

②能说明上述反应达到平衡状态的是______(填编号) 

A、反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)               

B、混合气体的密度不随时间的变化而变化               

C、CO₂的体积分数在混合气体中保持不变  

D、单位时间内消耗3 mol H₂，同时消耗1 mol H₂O                            

③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有________(填编号)。               

A.升高温度      B.缩小容器体积       C.再充入CO₂气体     D.使用合适的催化剂

Answer

S(s)＋O2(g)  SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1 －78.64 20% 吸收 19.66 0.125 16/3 CD B

【解析】

（1）①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量；

②焓变与化学计量数有关；

③当充入1mol SO3，0.5mol O2时，相当于充入1mol SO2和1mol O2，和原平衡等效，据此分析；

（2）①根据速率公式计算速率；用三行式分析平衡时浓度，根据平衡常数表达式计算平衡常数；

②根据平衡状态判断方法判断是否达到平衡；

③根据平衡移动方向，分析改变的条件。

（1）①S燃烧生成SO2，所以对应的焓变为ΔH1，则表示硫的燃烧热的热化学方程式为S(s)＋O2(g)  SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1；

故答案为：S(s)＋O2(g)  SO2(g) ΔH＝－297 kJ·mol－1；

②根据反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，2molSO2完全转化，放热196.6kJ，从图可知有0.8molSO2发生转化，则ΔH2=×0.8mol＝-78.64kJ/mol；

故答案为：－78.64；

③当充入1mol SO3，0.5mol O2时，相当于充入1mol SO2和1mol O2，和原平衡等效，所以SO3的转化率为(1-)×100%＝20%，此时反应要吸收热量，其热量为-78.64 kJ=19.66kJ；

故答案为：20%；吸收；19.66；
（2）①v(H2)=3v(CO2)=3＝0.125 mol·L-1·min-1；

根据图2信息可以知道：
                   CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

初始浓度（mol/L）： 1 3 0 0

变化浓度（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡浓度（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75

平衡常数为K===16/3；

故答案为：0.125；16/3；
②A、由图可知反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1时，并未达到平衡状态，故A不选；
B、因气体的质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，都存在混合气体的密度不随时间的变化而变化，不能判断是否达到平衡状态，故B不选；
C、CO2的体积分数在混合气体中保持不变，说明达到平衡状态，故C选；
D、单位时间内消耗3 mol H2，同时消耗1 mol H2O ，用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，说明v(正)=v(逆)，说明达到平衡状态，故D选；

综合以上分析，答案选CD。

③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，说明要求平衡正向移动，

A.升高温度，平衡逆向移动，故A错误；      

B.缩小容器体积，平衡正向移动，故B正确；

C.再充入CO2气体, 平衡正向移动，但气体的物质的量增大，故C错误；     

D.使用合适的催化剂，平衡不移动，故D错误。

故答案为：B。