Question

Ⅰ．化学反应总是伴随能量变化，已知下列化学反应的焓变

2HI(g)＝H₂(g)+I₂(g) △H₁

SO₂(g)+ I₂(g) + 2H₂O(g)＝H₂SO₄(l)+2HI(g) △H₂

H₂SO₄(l)＝H₂O(g) + SO₂(g) +1/2O₂(g) △H₃

2H₂O(g)＝2H₂(g)+ O₂(g) △H₄

（1）△H₄与△H₁、△H₂、△H₃之间的关系是：△H₄=_________________________。

（2）若反应SO₂(g)+I₂(g)+2H₂O(g)＝H₂SO₄(l)+2HI(g) 在150℃下能自发进行，则△H ____ 0

A．大于      B．小于      C．等于         D．大于或小于都可

Ⅱ．以CO₂为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO₂加氢制取乙醇的反应：

2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g) △H＝QkJ/mol (Q＞0)

在密闭容器中，按CO₂与H₂的物质的量之比为1:3进行投料，在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如下图所示。完成下列填空：

（1）表示CH₃CH₂OH体积分数曲线的是____（选填序号）

（2）在一定温度下反应达到平衡的标志是_____

A.平衡常数K不再增大

B.CO₂的转化率不再增大

C.混合气体的平均相对分子质量不再改变

D.反应物不再转化为生成物

（3）其他条件恒定，如果想提高CO₂的反应速率，可以采取的反应条件是_______（选填编号）；达到平衡后，能提高H₂转化率的操作是_______（选填编号）

A．降低温度 B．充入更多的H₂C．移去乙醇 D．增大容器体积

（4）图中曲线a和c的交点R对应物质的体积分数y_R=_______%。

Answer

△H4=2△H1+2△H2+2△H3 B b BC B C 37.5

【解析】

Ⅰ.（1）已知：

① 2HI(g)＝H2(g)+I2(g) △H1

② SO2(g)+ I2(g) + 2H2O(g)＝H2SO4(l)+2HI(g) △H2

③ H2SO4(l)＝H2O(g) + SO2(g) +1/2O2(g) △H3

④ 2H2O(g)＝2H2(g)+ O2(g) △H4

根据盖斯定律（①+②+③）×2即得到④，因此△H4=2△H1+2△H2+2△H3；

（2）化学反应自发进行的判据是△H－T△S＜0，反应SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)＝H2SO4(l)+2HI(g)是熵减的反应，在150℃下能自发进行，则△H一定小于0，选B；

Ⅱ.（1）升高温度，平衡正向移动，二氧化碳与氢气的含量减小，乙醇与水的含量增加，反应开始时按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料，所以生成的乙醇与水的物质的量比仍为1:3，即水的含量是乙醇含量的3倍，所以表示CH3CH2OH组分的曲线是b；

（2）A.对于一个确定的化学反应，平衡常数K始终不变，不能作为标志，A项错误；B．反应开始时二氧化碳的转化率一直升高，达平衡时CO2的转化率不再增大，B项正确；C．该反应是反应前后气体的物质的量改变的可逆反应，气体总质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量一直在变化，达平衡时不再变化，C项正确；D．化学平衡是动态平衡，反应一直进行，D项错误；选BC。

（3）对于反应2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH＞0，A．降低温度，化学反应速率降低，平衡逆向移动，H2转化率降低；B．充入更多的H2，化学反应速率增大，平衡正向移动，但H2的转化率降低；C．移去乙醇，化学反应速率降低，平衡正向移动，H2转化率增大；D．增大容器体积，化学反应速率降低，平衡逆向移动，H2的转化率降低，其他条件恒定，如果想提高CO2的反应速率，可以采取的反应条件是B，达到平衡后，能提高H2转化率的操作是C；

（4）根据题意：

列方程3x=3-6x，解得x=1/3，则图中曲线a和c的交点R对应物质的体积分数为3x/(4-4x)×100%=37.5%。