运用化学反应原理研究碳、氮等元素的单质及其化合物的反应有重要意义．（1）如图1表示金刚石、石墨在相关
运用化学反应原理研究碳、氮等元素的单质及其化合物的反应有重要意义．
（1）如图1表示金刚石、石墨在相关反应过程中的能量变化关系．写出石墨转化为金刚石的热化学方程式______．
（2）CO与H2可在一定条件下反应生成燃料甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
将2molCO和4molH2置于一体积不变的1L密闭容器中，测定不同条件、不同时间段内CO的转化率，得到下表数据．
则温度为T1时该反应的平衡常数为______．
a1、a2、80%三者的大小关系为______．（选填“＞”“＜”“=”无法比较”）根据温度为T1时的数据作出的下列判断中正确的是______．
A．反应在2小时的时候混合气体的密度和相对分子质量均比l小时的大B．反应在3小时的时候，v正（H2）=2v逆（CH30H）
C．若其他条件不变，再充入6molH2，则最多可得到64g CH3OH
D．其他条件不变，若最初加入的H2为2.4mol，则达平衡时CO的转化率为50%
（3）工业中常用以下反应合成氨：N2+3H2?2NH3△H＜0．在三个不同条件的密闭容 器中，分别加入浓度均为c（N2）=0.10mol/L，c（H2）=0.30mol/L进行反应时，N2的浓度随时间的变化如图2中的①、②、③曲线所示．
计算③中产物NH3在0-10min的平均反应速率______②相对于①条件不同，指出②的条件是______，理由是______．
（1）如图1表示金刚石、石墨在相关反应过程中的能量变化关系．写出石墨转化为金刚石的热化学方程式______．
（2）CO与H2可在一定条件下反应生成燃料甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
将2molCO和4molH2置于一体积不变的1L密闭容器中，测定不同条件、不同时间段内CO的转化率，得到下表数据．
| 时间 \\\\CO转化率 \\\\温度 | 1小时 | 2小时 | 3小时 | 4小时 |
| T1 | 30% | 50% | 80% | 80% |
| T2 | 35% | 60% | a1 | a2 |
a1、a2、80%三者的大小关系为______．（选填“＞”“＜”“=”无法比较”）根据温度为T1时的数据作出的下列判断中正确的是______．
A．反应在2小时的时候混合气体的密度和相对分子质量均比l小时的大B．反应在3小时的时候，v正（H2）=2v逆（CH30H）
C．若其他条件不变，再充入6molH2，则最多可得到64g CH3OH
D．其他条件不变，若最初加入的H2为2.4mol，则达平衡时CO的转化率为50%
（3）工业中常用以下反应合成氨：N2+3H2?2NH3△H＜0．在三个不同条件的密闭容 器中，分别加入浓度均为c（N2）=0.10mol/L，c（H2）=0.30mol/L进行反应时，N2的浓度随时间的变化如图2中的①、②、③曲线所示．
计算③中产物NH3在0-10min的平均反应速率______②相对于①条件不同，指出②的条件是______，理由是______．
1个回答
犬马叫嚣
2025-07-26 20:30:31
（1）根据图象分析金刚石能量高于石墨，能量越低越稳定，所以说明石墨稳定，根据图象石墨转化为金刚石需要吸收热量=395.4KJ-393.5KJ=1.9KJ；所以反应的热化学方程式为C（石墨，s）═C（金刚石，s）△H=+1.9 kJ?mol-1
故答案为：C（石墨，s）═C（金刚石，s）△H=+1.9 kJ?mol-1；
（2）2molCO和4molH2置于一体积不变的1L密闭容器中，温度为T1时CO的转化率为80%，转化1.6mol/L，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
开始2mol/L 4mol/L 0
转化1.6mol/L 3.2mol/L 1.6mol/L
平衡0.4mol/L 0.8mol/L 1.6mol/L
则化学平衡常数K=
=6.25L2/mol2；
根据T1和T2同时间段内CO的转化率可知T2反应温度高，CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0，正反应为放热反应，所以T2相当于T1达到平衡时加热，平衡向逆反应方向移动，达平衡时，CO的转化率较T1时低，a1=a2、表示已达平衡，所以a1═a2＜80%；
A．该反应体积固定，1L密闭容器，反应 CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）反应物和产物都是气体，所以在2小时的时候混合气体的密度和l小时的一样大，由于正反应是物质的量减少的反应，所以反应在2小时的时候混合气体的相对分子质量均比l小时的大，故A错误；
B．反应在3小时的时候，CO的转化率为80%，已达平衡，v正（H2）说明反应正向进行，v逆（CH30H）说明反应逆向进行，v正（H2）=2v逆（CH30H），表示该反应达平衡，故B正确；
C．该反应为可逆反应，若其他条件不变，再充入6molH2，2molCO无法全部转化，所以得到 CH3OH小于64g，故C错误；
D．其他条件不变，若最初加入的H2为2.4mol，根据温度不变，平衡常数不变，设达平衡时CO的转化率为X，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
开始 2mol/L 2.4mol/L 0
转化 2Xmol/L 4Xmol/L 2Xmol/L
平衡 （2-2X）mol/L （2.4-4X）mol/L 2Xmol/L
=6.25L2/mol2，X=0.5，故D正确；
故答案为：6.25L2/mol2；a1═a2＜80%；BD；
（3）由图2可知，反应中N2在0-10min的浓度变化为0.1mol/L-0.08mol/L=0.02mol/L，10min时达到平衡，根据N2+3H2?2NH3可知：氨气的浓度变化为：0.04mol/L；则用NH3表示的化学反应速率为V=
=
=0.0040 mol?L-1?min-1；
②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度与①相同，化学平衡不移动，因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间，但化学平衡不移动，故②与①相比加了催化剂，
故答案为：0.0040 mol?L-1?min-1；加入催化剂；装置②到达平衡的时间缩短，且②中到达平衡时氮气浓度与①相同；
故答案为：C（石墨，s）═C（金刚石，s）△H=+1.9 kJ?mol-1；
（2）2molCO和4molH2置于一体积不变的1L密闭容器中，温度为T1时CO的转化率为80%，转化1.6mol/L，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
开始2mol/L 4mol/L 0
转化1.6mol/L 3.2mol/L 1.6mol/L
平衡0.4mol/L 0.8mol/L 1.6mol/L
则化学平衡常数K=
| 1.6mol/L |
| (0.8mol/L)2×0.4mol/L |
根据T1和T2同时间段内CO的转化率可知T2反应温度高，CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0，正反应为放热反应，所以T2相当于T1达到平衡时加热，平衡向逆反应方向移动，达平衡时，CO的转化率较T1时低，a1=a2、表示已达平衡，所以a1═a2＜80%；
A．该反应体积固定，1L密闭容器，反应 CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）反应物和产物都是气体，所以在2小时的时候混合气体的密度和l小时的一样大，由于正反应是物质的量减少的反应，所以反应在2小时的时候混合气体的相对分子质量均比l小时的大，故A错误；
B．反应在3小时的时候，CO的转化率为80%，已达平衡，v正（H2）说明反应正向进行，v逆（CH30H）说明反应逆向进行，v正（H2）=2v逆（CH30H），表示该反应达平衡，故B正确；
C．该反应为可逆反应，若其他条件不变，再充入6molH2，2molCO无法全部转化，所以得到 CH3OH小于64g，故C错误；
D．其他条件不变，若最初加入的H2为2.4mol，根据温度不变，平衡常数不变，设达平衡时CO的转化率为X，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
开始 2mol/L 2.4mol/L 0
转化 2Xmol/L 4Xmol/L 2Xmol/L
平衡 （2-2X）mol/L （2.4-4X）mol/L 2Xmol/L
| 2Xmol/L |
| [(2?2X)mol/L]×[(2.4?4X)mol/L]2 |
故答案为：6.25L2/mol2；a1═a2＜80%；BD；
（3）由图2可知，反应中N2在0-10min的浓度变化为0.1mol/L-0.08mol/L=0.02mol/L，10min时达到平衡，根据N2+3H2?2NH3可知：氨气的浓度变化为：0.04mol/L；则用NH3表示的化学反应速率为V=
| △C(NH3) |
| t |
| 0.04mol/L |
| 10min |
②到达平衡的时间比①短，到达平衡时N2的浓度与①相同，化学平衡不移动，因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间，但化学平衡不移动，故②与①相比加了催化剂，
故答案为：0.0040 mol?L-1?min-1；加入催化剂；装置②到达平衡的时间缩短，且②中到达平衡时氮气浓度与①相同；
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