Question

【題目】減弱溫室效應(yīng)的方法之一是將CO2回收利用，科學(xué)家研究利用回收的CO2制取甲醛，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g) H。請回答下列問題：

(1)己知：

①CH2O(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(g) H1=-480kJ/mol

②相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：

化學(xué)鍵	O=O	H-H	O-H
鍵能/kJmol-1	498	436	464

則CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g) H=____________

(2)一定條件下，將n(CO2):n(H2)=1:2的混合氣體充入恒溫恒容的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g)。

①下列說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____(填選項(xiàng)字母)。

a.容器內(nèi)氣體密度保持不變 b.H2O的體積分?jǐn)?shù)保持不變

c.該反應(yīng)的平衡常數(shù)保持不變 d.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

②下列措施既能提高H2的轉(zhuǎn)化率又能加快反應(yīng)速率的是_____填選項(xiàng)字母)

a.升高溫度 b.使用高效催化劑 c.縮小容器體積 d.擴(kuò)大容器體積

(3)實(shí)驗(yàn)室在2L密閉容器中進(jìn)行模擬上述合成CH2O的實(shí)驗(yàn)。T1℃時，將體積比為1：4的CO2和H2混合氣體充入容器中，每隔一定時間測得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)如表所示：

時間/min	0	10	20	30	40	50	60
壓強(qiáng)/kPa	1.08	0.96	0.88	0.82	0.80	0.80	0.80

①已知：vp(B)=則反應(yīng)開始10 min內(nèi)，用H2的壓強(qiáng)變化表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為 ___kPamin-1。

②T1℃時，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp的代數(shù)式為Kp=_______kPa-1(Kp為用各氣體分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(4)T2℃時，向體積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的H2和CO2的混合氣體，容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.2 kPa，反應(yīng)達(dá)到平衡時，CH2O的分壓與起始的關(guān)系如圖所示：

①當(dāng)=2時，反應(yīng)達(dá)到平衡后，若再向容器中加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分壓均增大0.05 kPa，則達(dá)到新平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率將_______(填“增大”“減小”或“不變”)。

②當(dāng)=2.5時，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH2O的分壓可能是圖象中的點(diǎn)____(填“D”“E”或“F”)，原因?yàn)?/span>_______

Answer 1

【答案】-6 KJ·mol-1 bd c 0.024 增大 F 當(dāng)反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投料，達(dá)到平衡時生成物的百分含量最大，當(dāng)時，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH2O的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)小于C點(diǎn)，故可能是圖像中的F點(diǎn)

【解析】

(1)分析反應(yīng)物和生成物存在的化學(xué)鍵形式，再根據(jù)H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能可求出反應(yīng)O2(g)+2H2(g)2 H2O(g)的H，進(jìn)而再根據(jù)蓋斯定律可求出最終的結(jié)果；

(2)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡的關(guān)鍵在于變量和不變量的判定，據(jù)此分析所給選項(xiàng)是否為變量即可選出答案；而既能提高H2的轉(zhuǎn)化率又能加快反應(yīng)速率需綜合考慮化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素和平衡移動的影響因素；

(3)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，再結(jié)合三段式，便可求出速率和平衡常數(shù)；

(4)根據(jù)壓強(qiáng)對平衡移動的影響和勒夏特列原理分析可知H2的轉(zhuǎn)化率將增大；再結(jié)合圖像分析，當(dāng)反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投料，達(dá)到平衡時生成物的百分含量最大，當(dāng)時，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH2O的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)小于C點(diǎn)，故可能是圖像中的F點(diǎn)；

(1) 根據(jù)H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，反應(yīng)O2(g)+2H2(g)2H2O(g)的H2=（498+2×436）-（4×464）=-486kJ/mol，而由蓋斯定律，反應(yīng)CH2O(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(g) H1=-480kJ/mol與反應(yīng)O2(g)+2H2(g)2H2O(g)相減即可得到目標(biāo)反應(yīng)，故H=H2-H1=-6kJ/mol，答案為：-6kJ/mol；

(2)①a．在恒溫恒容的密閉容器中，體積始終不發(fā)生改變，根據(jù)可知，容器內(nèi)氣體密度為不變量，故a不可以；

b．H2O的體積分?jǐn)?shù)保持不變，各物質(zhì)的濃度保持不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b可以；

c．溫度不變，反應(yīng)平衡常數(shù)始終不變，為不變量，c不可以；

d．根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)反應(yīng)前后不等，可知，氣體的平均摩爾質(zhì)量也為變量，可以作為達(dá)到平衡的標(biāo)志，d可以；

故選bd；

②a．升高溫度反應(yīng)速率增大，但因?yàn)?/span>H <0，升高溫度，平衡逆向移動，H2轉(zhuǎn)化率降低，不滿足題意；

b．使用高效催化劑不改變轉(zhuǎn)化率，b不滿足題意；

c．縮小容器體積相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，平衡向體積減小的方向進(jìn)行，即正向移動，H2的轉(zhuǎn)化率增大，滿足題意；

d．?dāng)U大容器體積，濃度減小，反應(yīng)速率降低，不滿足題意；

故選c；

(3)T1℃時，起始總壓強(qiáng)為1.08kPa，由CO2和H2的體積比為1:4可得，CO2和H2的分壓為=0.216和=0.864，容器體積不變，根據(jù)PV=nRT，分壓與物質(zhì)的量成正比，則有：

10min時，(0.216-x)+(0.864-2x)+x+x=0.96，則x=0.12，用H2的壓強(qiáng)變化表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為kPamin-1；平衡時，(0.216-x)+(0.864-2x)+x+x=0.80，則x=0.28，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp的代數(shù)式為，故答案為：0.024；；

(4)①當(dāng)=2時，反應(yīng)達(dá)到平衡后，若再向容器中加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分壓均增大0.05 kPa，平衡正向移動，則H2的轉(zhuǎn)化率增大，結(jié)合圖像分析，當(dāng)反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投料，達(dá)到平衡時生成物的百分含量最大，當(dāng)時，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH2O的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)小于C點(diǎn)，故可能是圖像中的F點(diǎn)；故答案為：增大；F；當(dāng)反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投料，達(dá)到平衡時生成物的百分含量最大，當(dāng)時，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH2O的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)小于C點(diǎn)，故可能是圖像中的F點(diǎn)。