Question

【題目】減弱溫室效應的方法之一是將CO2回收利用，科學家研究利用回收的CO2制取甲醛，反應的熱化學方程式為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相關化學鍵的鍵能數據如表所示：

化學鍵	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，發生反應CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g)。

①下列說明反應已經達到平衡狀態的是____(填選項字母)。

a.容器內氣體密度保持不變 b.H2O的體積分數保持不變

c.該反應的平衡常數保持不變 d.混合氣體的平均相對分子質量不變

②下列措施既能提高H2的轉化率又能加快反應速率的是_____填選項字母)

a.升高溫度 b.使用高效催化劑 c.縮小容器體積 d.擴大容器體積

(3)實驗室在2L密閉容器中進行模擬上述合成CH2O的實驗。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氣體壓強如表所示：

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

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

②T1℃時，反應的平衡常數Kp的代數式為Kp=_______kPa-1(Kp為用各氣體分壓表示的平衡常數，分壓=總壓×物質的量分數)。

(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，容器內氣體壓強為1.2 kPa，反應達到平衡時，CH2O的分壓與起始的關系如圖所示：

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

②當=2.5時，達到平衡狀態后，CH2O的分壓可能是圖象中的點____(填“D”“E”或“F”)，原因為_______

Answer 1

【答案】-6 KJ·mol-1 bd c 0.024 增大 F 當反應物按化學計量數之比投料，達到平衡時生成物的百分含量最大，當時，達到平衡狀態后，CH2O的體積分數應小于C點，故可能是圖像中的F點

【解析】

(1)分析反應物和生成物存在的化學鍵形式，再根據H=反應物總鍵能-生成物總鍵能可求出反應O2(g)+2H2(g)2 H2O(g)的H，進而再根據蓋斯定律可求出最終的結果；

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

(3)根據圖中數據，再結合三段式，便可求出速率和平衡常數；

(4)根據壓強對平衡移動的影響和勒夏特列原理分析可知H2的轉化率將增大；再結合圖像分析，當反應物按化學計量數之比投料，達到平衡時生成物的百分含量最大，當時，達到平衡狀態后，CH2O的體積分數應小于C點，故可能是圖像中的F點；

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

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

b．H2O的體積分數保持不變，各物質的濃度保持不變，反應達到平衡狀態，故b可以；

c．溫度不變，反應平衡常數始終不變，為不變量，c不可以；

d．根據化學計量數反應前后不等，可知，氣體的平均摩爾質量也為變量，可以作為達到平衡的標志，d可以；

故選bd；

②a．升高溫度反應速率增大，但因為H <0，升高溫度，平衡逆向移動，H2轉化率降低，不滿足題意；

b．使用高效催化劑不改變轉化率，b不滿足題意；

c．縮小容器體積相當于增大壓強，反應速率加快，平衡向體積減小的方向進行，即正向移動，H2的轉化率增大，滿足題意；

d．擴大容器體積，濃度減小，反應速率降低，不滿足題意；

故選c；

(3)T1℃時，起始總壓強為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PV=nRT，分壓與物質的量成正比，則有：

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

(4)①當=2時，反應達到平衡后，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的轉化率增大，結合圖像分析，當反應物按化學計量數之比投料，達到平衡時生成物的百分含量最大，當時，達到平衡狀態后，CH2O的體積分數應小于C點，故可能是圖像中的F點；故答案為：增大；F；當反應物按化學計量數之比投料，達到平衡時生成物的百分含量最大，當時，達到平衡狀態后，CH2O的體積分數應小于C點，故可能是圖像中的F點。