Question

I．“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出了高热值的煤炭气，其主要成分是CO和H₂。CO和H₂可作为能源和化工原料，应用十分广泛．生产煤炭气的反应之一是：C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)  △H=+131.4kJ/mol

（1）在容积为3L的密闭容器中发生上述反应，5min后容器内气体的密度增大了0.12g/L，用H₂O表示0～5min的平均反应速率为               。

（2）关于上述反应在化学平衡状态时的描述正确的是            ．

A．CO的含量保持不变           B．v_正(H₂O)=v_正(H₂)

C．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

（3）若上述反应在t₀时刻达到平衡(如图)，在t₁时刻改变某一条件，请在图中继续画出t₁时刻之后正反应速率随时间的变化：

①缩小容器体积，t₂时到达平衡（用实线表示）；

②t₃时平衡常数K值变大，t₄到达平衡（用虚线表示）。

（4）在一定条件下用CO和H₂可以制得甲醇（化学式为CH₃OH），CH₃OH和CO的燃烧热分别为725.8kJ/mol，283.0kJ/mol，1molH₂O(l)变为H₂O(g)吸收44.0 kJ的热量，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                         。

II．实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知某反应的平衡常数表达式为：，它所对应的化学方程式为            。

（2）已知在400℃时，N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)△H<0的K=0.5,则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V(N₂)_正       V(N₂)_逆（填：＞、＜、＝、不能确定）。欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH₃的体积百分数增加，可采取的正确措施是                （填序号）

A、缩小体积增大压强    B、升高温度   C、加催化剂   D、使氨气液化移走

Answer

I．（1）0.002mol/(L·min)；（2）ABC；（3）各1分

（4）CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(g)△H＝－354.8kJ/mol

Ⅱ（1）C（s）+H2O(g)H2(g)+CO(g)（可不标状态）(2)＝；A

【解析】

试题分析：I．（1）因为是等体积，因此密度增大了0.12g·L－1，气体质量增大了3×0.12g=0.36g，根据质量差，求出消耗的H2O的物质的量0.36/12mol＝0.03mol，v(H2O)＝0.03/(3×5)mol/(L·min)＝0.002 mol/(L·min)；

（2）A、根据化学平衡状态的定义，CO的含量保持不变，说明反应达到平衡，A正确；B、v正(H2O)=v正(H2)，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；C、根据摩尔质量的定义，气体的质量增大，气体的物质的量增大，因此摩尔质量不变，说明反应达到平衡，C正确，答案选ABC；

(3)①缩小容器的体积，增大压强，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向移动，图像是：；

②平衡常数增大，只改变温度，说明化学反应向正反应方向移动，此反应是吸热反应，因此升高温度，图像是：；

（4）①CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=－725.8kJ·mol－1，②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283.0kJ·mol－1，③H2O(l)=H2O(g) △H=＋44.0kJ·mol－1，CH3OH＋O2=CO＋2H2O(g)，根据盖斯定律可知①－②＋2×③得出：CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g) △H=(－725.8＋283＋2×44)kJ·mol－1=－354.8kJ·mol－1；

Ⅱ、（1）反应的平衡表达式为： ，依据平衡常数概念和原子守恒，它所对应的化学方程式为：C（s）+H2O(g) H2(g) + CO(g)；

（2）在400℃时，反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H＜0的K=0.5，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，反应的Qc==0.5=K，说明反应达到平衡状态，v（N2）正＝v（N2）逆；欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH3的体积分数增加，可采取的正确措施是让化学平衡正向进行；A、反应是气体体积减小的反应，缩小体积增大压强，反应速率增大，平衡正向进行，NH3的体积分数增加，A正确；B、反应是放热反应，升高温度速率增大，平衡逆向进行，B错误；C、加催化剂改变化学反应速率，不改变化学平衡，C错误； D．使氨气液化移走，平衡正向进行，反应速率减小，D错误。答案选A。

考点：考查热化学方程式的书写、化学平衡常数及应用、化学平衡移动以及化学平衡状态判断等