Question

【題目】對CO2及氮氧化物的研究有更大意義：

（1）CO2與H2可用來合成可再生能源甲醇，已知CH3OH（l）標準燃燒熱△H=-726.5kJ/mol、H2的燃燒熱數(shù)值為285.8kJ/mol，則CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=___。

（2）用NH3催化還原NOx時包含以下反應。

反應I：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H1<0

反應Ⅱ：4NH3(g)+6NO2(g)5N2(g)+3O2(g) + 6H2O(l) △H2>0

反應Ⅲ：2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H3<0

① 反應I在容積固定密閉容器內進行，選用不同的催化劑，反應產生N2的量隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是___。

A．該反應的活化能大小順序是：Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)

B．增大壓強能使反應速率加快，是因為增加了活化分子百分數(shù)

C．單位時間內H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時，說明反應已經達到平衡

D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應，當K值不變時，說明反應已經達到平衡

②將物質的量之比為2：1的NO、O2混合氣體置于恒溫密閉容器中發(fā)生反應Ⅲ，正、逆反應速率隨時間變化曲線如圖所示。在t1時，保持容器壓強不變，充入一定量的NO2，t2時建立新的平衡，請在答題紙中畫出t1～t3正、逆反應速率隨時間變化曲線。___

（3）一定條件下，由CO2和H2制備甲醇的過程中含有下列反應：

反應1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H1

反應2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2

反應3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H3

其對應的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3，它們隨溫度變化的曲線如圖所示。則△H2__△H3（填“大于”、“小于”、“等于”），理由是___。

Answer 1

【答案】-130.9kJ/mol CD 小于 由圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1＞0，根據蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3

【解析】

(1)題給的兩個燃燒熱化學方程式為

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726.5kJ/mol ①

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol ②

則3×②-①得：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-130.9kJ/mol

答案為：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-130.9kJ/mol

(2) ①對于反應4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) △H1<0

A．從圖中可以看出，達平衡前n(N2)的關系為A>B>C，即表明反應速率A>B>C，該反應的活化能大小順序是：Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)，A錯誤；

B．增大壓強能使反應速率加快，是因為增加了活化分子數(shù)，但活化分子百分數(shù)不變，B錯誤；

C．從反應式可以看出，4NH3、6H2O所含H-O鍵與N-H鍵的數(shù)目相等，所以當單位時間內H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時，說明反應已經達到平衡，正確；

D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應，當K值不變時，說明反應已經達到平衡，正確。

故答案為CD

②在t1時，保持容器壓強不變，充入一定量的NO2。則在充入NO2的瞬間，c(NO2)增大，c(NO)、c(O2)減小，即正反應速率增大，同時逆反應速率減小，在t2時建立新的平衡，t2～t3段速率不變。

答案為：

(3) 反應1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H1

反應2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2

將反應1+反應2，可得反應3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H3=△H1+△H2

由圖象信息知，隨著溫度的升高，K1增大，K2、K3減小，說明反應1為吸熱反應，反應2、反應3為放熱反應，即△H1>0、△H2<0、△H3<0

再由△H3=△H1+△H2，便可得出：△H2＜△H3

答案為：由圖l可知，隨著溫度升高，K1增大，則△H1＞0，根據蓋斯定律又得△H3=△H1+△H2，所以△H2＜△H3