Question

原創(chuàng)工業(yè)上一般在恒容密閉容器中用H₂和CO生產(chǎn)燃料甲醇，反應(yīng)方程式為
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H
（1）下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．

溫度	250°C	300°C	350°C
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷△H______0（填“＞”、“=”或“＜“）
②某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為______，此時的溫度為______．
（2）在100℃壓強為0.1MPa條件下，容積為V L某密閉容器中a mol CO與 2a mol H₂在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則100℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______（用含a、V的代數(shù)式表示并化簡至最簡單的形式）．此時保持溫度容積不變，再向容器中充入a mol CH₃OH（g），平衡______（向正反應(yīng)方向、向逆反應(yīng)方向）移動，再次達到新平衡時，CO的體積分數(shù)______．（減小、增大、不變）
（3）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是______．
A．升溫                B．加入催化劑              C．增加CO的濃度
D．恒容充入H₂ E．恒壓充入惰性氣體        F．分離出甲醇
（4）判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填字母序號，下同）______．
A．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等
B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（5）300°C，在容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達到平衡的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器		甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量		1molCO、2moL H2	1molCH3OH	2molCH3OH
平 衡 時 的 數(shù) 據(jù)	CH3OH濃度（mol/L）	c1	c2	c3
	反應(yīng)的能量變化	akJ	bkJ	ckJ
	體系壓強（Pa）	p1	p2	p3
	反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

請選擇正確的序號填空（不定項選擇）
①c₁、c₂、c₃的關(guān)系表達正確的為______
A  c₃＞2c₁      B c₁＜c₃＜2c₁      C c₁=c₂
②a、b、c的關(guān)系表達正確的為______
A   c＜2|△H|B  a+b=|△H|C  c=2b
③p₁、p₂、p₃的關(guān)系不正確的為______
A  p₁=p₂      B  p₂＜p₃＜2p₂       C  p₃＞2p₂
④a₁、a₂、a₃的關(guān)系表達不正確的為______
A  a₁=a₂       B a₃＜a₂      C  a₁+a₂=1．

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據(jù)溫度升高，K減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；
②根據(jù)起始量和平衡量計算轉(zhuǎn)化率，根據(jù)平衡濃度計算平衡常數(shù)，以此判斷溫度；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式計算，根據(jù)平衡移動的影響判斷移動方向；
（3）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動；
（4）反應(yīng)達到平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生改變，由此衍生的一些物理量也不再發(fā)生變化；
（5）從等效平衡和平衡移動的角度分析．
解答：解：（1）①溫度升高，K減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：＜；
 ②達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為2.0mol-0.2mol/L×1L=1.6mol，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為=80%，則
       CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
起始：1mol/L   3mol/L
轉(zhuǎn)化：0.8mol/L  1.6mol/L          0.8mol/L
平衡：0.2mol/L  1.4mol/L          0.8mol/L
所以：k==2.041（mol/L）^-2，溫度應(yīng)為250℃，
故答案為：80%；250℃；
（2）
           CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
起始：mol/L       mol/L         O
轉(zhuǎn)化：0.5×mol/L   mol/L         0.5×mol/L
平衡：0.5×mol/L   mol/L          0.5×mol/L
k=，
再向容器中充入a mol CH₃OH（g），生成物濃度增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，再次達到新平衡時，雖然CO的物質(zhì)的量增多，但比總物質(zhì)的量的增多要小，CO的體積分數(shù)反而減小，
故答案為：；向逆反應(yīng)方向；減��；
（3）A．升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率的減小，故A錯誤；
B．加入催化劑，平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；
C．增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率的減小，，故C錯誤；
D．恒容充入H₂，平衡向正反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
E．恒壓充入惰性氣體，平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變，故E錯誤；
F．分離出甲醇，平衡向正反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率增大，故F正確．
故答案為：DF；
（4）A．無論是否達到平衡狀態(tài)，生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，故A錯誤；
B．無論是否達到平衡狀態(tài)，氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則混合氣體的密度不變，故B錯誤；
C．混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：CD；
（5）甲乙為等效平衡，則有：c₁=c₂、a₁=a₂、a+b=|△H|、p₁=p₂；
甲丙相比較，相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上壓縮容器體積，則平衡向正反應(yīng)方向移動，
則有：c₃＞2c₁、c＜2|△H|、p₂＜p₃＜2p₂、a₃＜a₂，
故答案為：AC；AB；C；A．
點評：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計算，平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)的計算與運用以及等效平衡問題，題目難度較大，注意（5）題為易錯點，要準確理解等下平衡問題．