Question

3．在某溫度下、容積均為2L的三個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫恒容，使之發(fā)生反應(yīng)：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-a KJ•mol^-1（a＞0）．初始投料與各容器達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

實驗	甲	乙	丙
初始投料	2mol H2、1mol CO	1mol CH3OH	4mol H2、2mol CO
平衡時n（CH3OH）	0.5mol	n2	n3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
體系的壓強(qiáng)	P1	P2	P3
反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

（1）該溫度下此反應(yīng)反應(yīng)物的總鍵能和小于（填“大于”“等于”或“小于”）生成物的總鍵能和．
（2）在該溫度下，假設(shè)甲容器從反應(yīng)開始到平衡所需時間為4min，則H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂）為0.125mol/（L•min）；．
（3）下列選項能說明甲容器中的反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有C（填序號）．
A．容器內(nèi)H₂、CO、CH₃OH的物質(zhì)的量之比為2：1：1
B．容器內(nèi)氣體的密度保持恒定
C．容器內(nèi)H₂氣體的體積分?jǐn)?shù)保持恒定
D．2V正（H₂）=V逆（CO）
（4）丙容器中，平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，其他條件不變，對平衡體系產(chǎn)生的影響是CD（填字母序號）．
A．c（H₂）減少             B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
C．CH₃OH 的物質(zhì)的量增加      D．重新平衡$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減小
E．平衡常數(shù)K增大
（5）三個容器中的反應(yīng)分別達(dá)平衡時各組數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是AC（填序號）．
A．Q₁+Q₂=a        
B．α₃＜α₁     
C．P₃＜2P₁=2P₂
D．n₂＜n₃＜1.0mol
（6）已知：①3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1
2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-a KJ•mol^-1，則 a=91．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)焓變等于反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能和判斷；
（2）H₂的平均反應(yīng)速率v（ H₂）=$\frac{△c}{△t}$進(jìn)行計算；
（3）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，根據(jù)密度的公式進(jìn)行分析解答該題；
（4）丙容器中，平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，則增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，據(jù)此分析判斷；
（5）根據(jù)等效平衡知識借助極限轉(zhuǎn)化思想來回答判斷；
（6）根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，然后計算出a即可．

解答 解：（1）因為焓變等于反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能和，又該反應(yīng)△H=-a KJ•mol^-1＜0，所以反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能和，
故答案為：小于；
（2）甲中2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-aKJ•mol^-1
開始（mol）  2         1                     0
轉(zhuǎn)化（mol）  1        0.5                  0.5
平衡（mol）  1        0.5                   0.5
所以H₂的平均反應(yīng)速率v（ H₂）═$\frac{\frac{1mol}{2L}}{4min}$=0.125mol/（L•min），
故答案為：0.125mol/（L•min）；
（3）A．容器內(nèi)H₂、CO、CH₃OH的物質(zhì)的量之比為2：1：1，不能說明達(dá)到平衡，故A錯誤；
B．混合氣體的質(zhì)量在反應(yīng)前后是守恒的，反應(yīng)前后氣體體積不變化，混合氣體的密度始終保持不變，混合氣體的密度不變不能證明達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．容器內(nèi)H₂氣體的體積分?jǐn)?shù)保持恒定，說明氫氣的量不再變化，能說明達(dá)到平衡，故C正確；
D．根據(jù)所以速率之比等于系數(shù)之比，所以2V正（H₂）=4V正（CO）=V逆（CO），故正逆反應(yīng)速率不等，故D錯誤；
故答案為：C；
（4）丙容器中，平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，則增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，
A．雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但體積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，所以c（H₂）仍然增加，故A錯誤；             
B．增大壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率都加快，故B錯誤；
C．增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，CH₃OH 的物質(zhì)的量增加，故C正確；     
D．因為溫度沒變，則K不變，即$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$不變，又容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，c（H₂）和c（CO）仍然增加，所以重新平衡時$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減小，故D正確；
E．因為溫度沒變，則K不變，故E錯誤；
故答案為：CD；
（5）A、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，只是建立的方向不一樣，所以Q₁+Q₂=a，故A正確；
B、當(dāng)氫氣和一氧化碳的投料增加一倍，則壓強(qiáng)會增大，導(dǎo)致化學(xué)平衡正向移動，移動的結(jié)果是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，即α₃＞α₁，故B錯誤；
C、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，所以P₁=P₂，當(dāng)氫氣和一氧化碳的投料增加一倍，則壓強(qiáng)應(yīng)是增大一倍，但是壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致化學(xué)平衡正向移動，移動的結(jié)果是壓強(qiáng)比原來的2倍要小，即P₃＜2P₁=2P₂，故C正確；
D、由D中分析可知，n₂=0.5，n₃＞1.0mol，故D錯誤．
故答案為：AC；
（6）①3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1
則（①-③-②）×$\frac{1}{2}$得，2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=$\frac{1}{2}$（-247+41+24）=-91KJ•mol，所以a=91，
故答案為：91．

點評 本題較為綜合，涉及蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的相關(guān)計算以及化學(xué)平衡中的等效平衡問題，題目濃度較大，正確判斷等效平衡為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡及其影響，明確蓋斯定律的內(nèi)容及應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．