Question

由碳元素构成的各种单质和化合物始终都是科学家研究的重要对象。

Ⅰ.甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用转化中得到的合成气制备甲醇。反应为CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，某温度下，在容积为2L的密闭容器中进行该反应，其相关数据见图：

①根据图计算，从反应开始到tmin时，用H₂浓度变化表示的平均反应速率υ(H₂)=__。

②tmin至2tmin时速率变化的原因可能是__（要求答出所有可能原因）。

Ⅱ.一定温度下，向一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.4molSO₂和0.2molO₂，发生反应：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)  ΔH=-196kJ·mol^-1。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的。请回答下列问题：

①SO₂的转化率为__；

②达到平衡时反应放出的热量为__。

Answer

使用催化剂、升高温度 90% 35.28 kJ

【解析】

Ⅰ. ① 从反应开始到tmin时，氢气的物质的量由2mol减小到1.6mol则氢气的速率为： =，故答案为：。

②tmin至2tmin时速率加快，升温、加压、使用催化剂均可以使反应速率加快，但因容器体积不变，所以加压不符合，可能的条件是使用了催化剂或者升高了温度，故答案为：使用催化剂、升高温度。

Ⅱ.根据题意设氧气的变化量为xmol，列出三段式。

2SO2(g)

+O2(g)

⇌

2SO3(g)

起始物质的量(mol)

0.4

0.2

转化物质的量(mol)

2x

x

2x

平衡物质的量(mol)

0.4-2x

0.2-x

2x

当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的，由压强之比等于气体的物质的量之比，则，解得x=0.18，

①SO2的转化率为，故答案为：90%。

②由热化学方程式可知，每消耗1mol氧气，放出热量为196kJ，则平衡时消耗的氧气为0.18mol，放出热量为,故答案为：35.28 kJ。