Question

【題目】C、N、S的氧化物常會造成一些環境問題，科研工作者正在研究用各種化學方法來消除這些物質對環境的不利影響。

(1)已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH1=－566kJ/molS(l)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2=－296kJ/mol

一定條件下，可以通過CO與SO2反應生成S(1)和一種無毒的氣體，實現燃煤煙氣中硫的回收，寫出該反應的熱化學方程式_______________________________。

(2)在500℃下合成甲醇的反應原理為：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)；在1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，壓強為p0 kpa，測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。(可逆反應的平衡常數可以用平衡濃度計算，也可以用平衡分壓Kp代替平衡濃度，計算分壓=總壓×物質的量分數)

①0~4min，H2的平均反應速率v(H2)=________mol·L1·min1。

②CO2平衡時的體積分數為______________，該溫度下Kp為_________kPa-2_(用含有p0的式子表示，小數點后保留1位)。

③下列能說明該反應已達到平衡狀態的是______________。

A．v正(CH3OH)=3v逆(H2)

B．CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1∶3∶1∶1

C．恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化

D．恒溫恒容下，氣體的密度不再變化

④500℃、在2個容積都是2L的密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下：

容器	容器甲	容器乙
反應物起始投入量	1mol CO2，3mol H2	0.5mol CO2，1mol H2 1mol CH3OH，1mol H2O
CH3OH的平衡濃度/mol·L1	C1	C2

則乙容器中反應起始向________(填“正反應”或“逆反應”)方向進行；c1_________(填“>”“<”或“=”)c2。

Answer 1

【答案】2CO(g)＋SO2(g)=S(l)＋2CO2(g) ΔH=－270kJ/mol 0.375 10% 256/3p02 C 逆反應 <

【解析】

（1）根據原子守恒，CO與SO2反應生成S（1）和一種無毒的氣體是CO2，化學方程式為2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g），利用題給兩個熱化學方程式結合蓋斯定律進行求算。

（2）①結合計算；
②反應進行到15min時，各組分濃度不變，此時達到平衡狀態，根據三段式計算各物理量；
③達到平衡時，正逆反應速率相等，且各物質的濃度不變，以此判斷是否平衡狀態；
④可根據曲線圖算出反應的平衡常數，將容器甲的投料歸到右邊相當于是1mol甲醇和1mol水蒸氣；

：（1）根據原子守恒，生成的無毒氣體是二氧化碳，發生的反應為2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g）。將題給兩個熱化學方程式由上至下依次編號為①和②，根據蓋斯定律①-②可得所求反應的熱化學方程式，即2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g）△H=-566kJ/mol-（-296kJ/mol）=-270kJ/mol。
故答案為：2CO（g）+SO2（g）=S（l）+2CO2（g）△H=-270kJ/mol；

（2）①0～4 min，CO的濃度減少了0.5mol/L，則氫氣的濃度減少了1.5mol/L，H2的平均反應速率v（H2）=1.5mol/L÷4min=0.375molL-1min-1，

故答案為：0.375；

②反應

CO2平衡時的體積分數等于濃度百分比，即，起始時充入1 mol CO2和3 mol H2，壓強為p0 ，平衡時，氣體總物質的量為2.5mol，壓強為0.625p0 ，

，

故答案為：10%；256/3p02；

③A．v正（CH3OH）=3v逆（H2）說明正逆反應速率不相等，故不能說明反應已達平衡，故A錯誤；
B．CO2、H2、CH3OH和H2O濃度之比為1：3：1：1，與投料有關，不能說明反應已達平衡，故B錯誤；
C．恒溫恒壓下，氣體的體積不再變化，說明反應已達平衡，故C正確；
D．恒溫恒容下，氣體的密度不是一個變量，當其不再變化，不能說明反應達到平衡，故D錯誤；
故答案為：C；

④容器乙Qc==8，可根據曲線圖算出反應的平衡常數=5.3，Qc＞K，平衡逆向進行。將容器甲的投料歸到右邊相當于是1mol甲醇和1mol水蒸氣，所以最終平衡時c1＜c2，
故答案為：逆反應；＜；