焓变和熵变 知识点题库

（1） I．CO还原NO的脱硝反应：

已知：

脱硝反应△H=，该反应向正反应方向自发进行的倾向很大，其原因是，有利于提高NO平衡转化率的条件是（写出两条）。

（2） 以Mn₃O₄为脱硝反应的催化剂，研究者提出如下反应历程，将历程补充完整。

第一步：；

第二步：3MnO₂＋2CO＝Mn₃O₄＋2CO₂

（3） 在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO和NO混合气体，加入Mn₃O₄发生脱硝反应，t0时达到平衡，测得反应过程中CO₂的体积分数与时间的关系如右图所示。

①比较大小：a处V_正b处V_逆（填“＞”、“＜”或“=”）

②NO的平衡转化率为。

（4） II．T℃时，在刚性反应器中发生如下反应： ，化学反应速率 k为化学反应速率常数。研究表明，该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示：

若反应初始时P(CO)=P(NO₂)=akPa，反应t min时达到平衡，测得体系中P(NO)=bkPa，则此时v= （用含有a和b的代数式表示，下同），该反应的化学平衡常数Kp=（Kp是以分压表示的平衡常数）。

（1） 已知：CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)    ΔH₂=-49.0kJ•mol^-1

CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g)    ΔH₃=-41.1kJ•mol^-1

H₂还原 CO反应合成甲醇的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)  ΔH₁ ， 则ΔH₁＝kJ•mol^-1 ， 该反应自发进行的条件为

A．高温   

B．低温   

C．任何温度条件下

（2） 恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入 1molCO和2.2mol H₂ ， 发生反应CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)，实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。则P₁P₂ ， 判断的理由是。

（3） 若反应 CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)在温度不变且体积恒定为1的密闭容器中发生，反应过程中各物质的物质的量随时间变化如表所示：

时间/min	0	5	10	15
H2	4		2
CO	2			1
CH3OH(g)	0	0.7

①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是(填字母)；

A．容器内压强保持不变     

B.2v_正(H₂)=v_逆(CH₃OH)

C．混合气体的相对分子质量保持不变   

D．混合气体的密度保持不变

②若起始压强为P₀ kPa，则在该温度下反应的平衡常数Kp=(kPa)^-2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

③反应速率若用单位时间内分压的变化表示，则10min内H₂的反应速率v(H₂)=kPa•min^-1。

（1） 由H₂和CO直接制备二甲醚的热化学方程式：2CO(g)+4H₂(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)   ΔH =kJ·mol^－1；该反应可以自发进行的条件为。

（2） 将1.0mol CO₂ 和 3.0mol H₂ 充入2L恒容密闭容器中，使其仅按反应②进行，在不同催化剂作用下，相同时间内 CO₂ 的转化率随温度变化如图所示。下列说法正确的是______________

（3） 若CO₂和H₂仅发生反应②和③，研究表明：在其他条件相同的情况下，用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性，使用该催化剂，按 n(CO₂)：n(H₂)=1：3(总量为a mol)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO₂的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的 CO₂中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示：（忽略温度对催化剂的影响）

①在553K达到平衡时，反应体系内甲醇的物质的量为mol。

②随着温度的升高，CO₂的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，请分析其原因：  。

（4） O₂催化辅助的 Al-CO₂电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO₂ ， 电池反应产物Al₂(C₂O₄)₃是重要的化工原料。 则电池的正极反应式：6O₂+6e^-=6O₂^-和 。

（1） Ⅰ.在特定环境中有效地处理CO₂具有重要的研究价值。CO₂的转化途径之一为：

CO₂ (g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)  ΔH＜0

请回答：

上述反应自发进行的条件为(“高温”“任意温度”或“低温”)。

（2） 某实验小组对该反应进行了如下探究：向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容积均为2 L的相同的恒容密闭容器中分别投入1mol CO₂、3 mol H₂ ， 同时在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中分别加入等量的催化剂A、催化剂B和催化剂C，控制反应的温度，让其发生反应。测定在相同时间内CO₂的转化率随温度的变化曲线如图所示：

①催化剂对反应的催化效果由强到弱的顺序为>> (选填A、B、C序号)；

②b点时v (正)v(逆) (填“>”“<””或“=”)；

③图中a、c点均表示反应已经达平衡状态，a点CO₂的平衡转化率比c点高的原因是；

④T₄ K时，此反应的平衡常数K=(结果保留两位小数)。

Ⅱ.甲醇可以通过MTP工艺制丙烯：

该工艺的主反应为：3CH₃OH(g) C₃H₆(g)+3H₂O(g)  ΔH=-98.1 kJ·mol^-1.此外还存在多个副反应。已知：①主反应与副反应(消耗CH₃OH)都为放热反应；

②催化剂选择性最佳温度为460℃。

在2 L恒容密闭容器中，充入2 mol甲醇(g)，控制反应温度始终为460℃，t₁时刻反应恰好达到平衡，此时甲醇(g)的平衡转化率为75％，发生主反应的选择性为40％，请在下图中画出0～t₂时刻丙烯浓度随时间的变化图象。

（1） 已知25℃、101kPa时，以下反应的热化学方程式为：

4Fe(s)+3O₂(g)=2Fe₂O₃(s) △H₁=-1644kJ•mol^-1

2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H₂=-564kJ•mol^-1

C(s)+O₂(g)=CO₂(g) △H₃=-393kJ•mol^-1

则Fe₂O₃(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)的△H=kJ•mol^-1。

（2） 已知反应NO(g)+O₃(g) NO₂(g)+O₂(g) △H=-200.9kJ•mol^-1在低温下自发进行，则该反应的熵变△S0(填“大于”或“小于”)。

（3） Ⅱ.资料显示，在催化剂存在条件下，可分别用CO和CO₂作碳源，均能与H₂S反应产生羰基硫(COS)，COS是一种粮食熏蒸剂，能防治某些害虫和真菌的危害。具体反应如下：

反应1：CO(g)+H₂S(g) COS(g)+H₂(g) △H=-11.3kJ•mol^-1

反应2：CO₂(g)+H₂S(g) COS(g)+H₂O(g)

研究表明，反应1分两步完成，具体过程如下：

①2H₂S(g) S₂(g)+2H₂(g) △H₁=+168.9kJ•mol^-1

②2CO(g)+S₂(g) 2COS(g) △H₂

已知，决定COS生成速率的步骤为第一步，请在图1中画出反应1两步过程的能量变化图(标清每步反应的产物和状态)。

（4） 在恒压密闭容器中，投入等物质的量的反应物，分别发生反应1和反应2。图2中，曲线a(实线)表示反应1在不同温度下反应相同时间t时，COS的物质的量分数；曲线b(虛线)表示反应2在不同温度下达到平衡时COS的物质的量分数。根据图中信息回答下列问题：

①由图2可知，反应2：CO₂(g)+H₂S(g) COS(g)+H₂O(g)的△H0(填“>”或“<”)，当温度升高时，反应2的化学平衡常数K(填“增大”、“减小”或“不变”)，在a(绝热恒容)、b(恒温恒容)、c(恒温恒压)三个容器中，起始状态和投料等完全相同，如图3所示，反应达到平衡后，H₂S的转化率由大到小的顺序为(用a、b、c表达)。

②图2中曲线a上，若M点反应1尚未达到平衡，则后面曲线变化的可能原因是；若M点反应1达到平衡，则请在图2中画出900℃~1100℃之间反应1平衡时COS的物质的量分数随温度的变化曲线。