Question

19．在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，除稀有氣體外，非金屬元素只有十多種，但與生產(chǎn)生活有密切的聯(lián)系．
（1）為了提高煤的利用率，常將其氣化為可燃性氣體，主要反應是碳和水蒸氣反應生成水煤氣，化學反應方程式為C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO（g）+H₂（g）．
（2）氮是動植物生長不可缺少的元素，合成氨的反應對人類解決糧食問題貢獻巨大，反應如下：
N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃（g）．
①合成氨的反應中的能量變化如圖1所示．

該反應是放熱反應（填“吸熱”或“放熱”），其原因是反應物化學鍵斷裂吸收的總能量小于（填“大于”或“小于”）生成物化學鍵形成放出的總能量．
②在一定條件下，將一定量的N₂和H₂的混合氣體充入某定容密閉容器中，一段時間后，下列敘述不能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是AC（填序號）．
A．容器中混合氣體的密度不隨時間變化
B．單位時間內斷裂3mol H-H鍵的同時斷裂6mol N-H鍵
C． N₂、H₂、NH₃的物質的量之比為1：3：2
D．容器中混合氣體的平均相對分子質量不隨時間變化
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．
①從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v （H₂）=0.225mol/（L．min）．
②達平衡時容器內平衡時與起始時的壓強之比5：8（或0.625）．

Answer 1

分析 （1）C與水反應生成CO和氫氣；
（2）①由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量；斷裂化學鍵吸收能量，生成化學鍵釋放能量；
②結合平衡時正逆反應速率相等、各組分的濃度不變等及其衍生的一些物理量分析；
（3）由圖2可知，甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（H₂），相同條件下氣體壓強之比等于氣體物質的量之比．

解答 解：（1）C與水反應生成CO和氫氣，反應為C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO （g）+H₂（g），
故答案為：C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO （g）+H₂（g）；
（2）①由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，則該反應為放熱反應，斷裂化學鍵吸收能量，生成化學鍵釋放能量，△H=斷裂化學鍵吸收能量-生成化學鍵釋放能量＜0，可知斷裂化學鍵吸收能量小于生成化學鍵釋放能量，
故答案為：放熱；小于；
 ②A．由于氣體的質量以及容器的體積不變，則容器中混合氣體的密度不隨時間變化，不能用于判斷是否達到平衡，故A錯誤；
B．單位時間內斷裂3mol H-H鍵的同時斷裂6mol N-H鍵，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C． 因不能確定起始配比數(shù)、轉化率以及平衡常數(shù)，則N₂、H₂、NH₃的物質的量之比為1：3：2不能說明達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．容器中混合氣體的平均相對分子質量不隨時間變化，說明氣體的物質的量不變，達到平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：AC；
（3）①由圖2可知，10min達平衡時甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH₃OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min），速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.075mol/（L•min）=0.225mol/（L•min），
故答案為：0.225mol/（L．min）；
②反應前后氣體壓強之比等于其物質的量之比，反應前氣體物質的量=4mol，甲醇生成0.75mol，最后達到平衡狀態(tài)二氧化碳物質的量0.25mol，
                         CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
起始量（mol）     1              3                    0               0
變化量（mol）   0.75            2.25               0.75            0.75
平衡量（mol）   0.25            0.75               0.75           0.75
 達平衡時容器內平衡時與起始時的壓強之比=（0.25+0.75+0.75+0.75）：（1+3）=5：8=0.625，
故答案為：5：8 （或0.625）．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型，側重于學生的分析、計算能力，化學圖象分析、化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡狀態(tài)的判定等，注重高頻考點的考查，有利于基礎知識和基本能力的培養(yǎng)，題目難度不大．