Question

我國《車用燃料甲醇國家標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施拉開了車用燃料低碳革命的大幕，一些省市正在陸續(xù)試點(diǎn)與推廣使用甲醇汽油．甲醇可通過將煤的氣化過程中生成的CO和H₂在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)制得：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖Ⅰ、圖Ⅱ是關(guān)于反應(yīng)進(jìn)行情況的圖示．
（1）圖Ⅰ是反應(yīng)時(shí)CO和CH₃OH的濃度隨時(shí)間的變化情況，從反應(yīng)開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率v（CO）=

 

．
（2）圖Ⅱ表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量的變化，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．
（3）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

 

；當(dāng)溫度升高時(shí)，該平衡常數(shù)K將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）恒容條件下，下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO)

增大的有

 

．
A．升高溫度   B．充入He氣    C．再充入1molCO和2molH₂     D．使用催化劑
（5）在恒溫條件下，擴(kuò)大容器體積，則平衡

 

（填“逆向移動(dòng)”、“正向移動(dòng)”、“不移動(dòng)”）．
（6）在溫度、容積相同的三個(gè)密閉容器中，按不同方式投料，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下，則下列關(guān)系正確的是

 

．

容器	甲	乙	丙
投料量	1mol CO、2mol H2	1mol CH3OH	2mol CH3OH
CH3OH的濃度（mol?L-1）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	吸收Q3 kJ
體系壓強(qiáng)（Pa）	P1	P2	P3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

A．c₁=c₂；  B．Q₃=2Q₂；  C．2P₁＜P₃；  D．α₁+α₂=1；  E．2α₂=α₃ ；
F．該反應(yīng)若生成1mol CH₃OH放出的熱量為（Q₁+Q₂）kJ．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)圖I時(shí)，反應(yīng)中CO濃度的變化，結(jié)合速率公式計(jì)算；
（2）根據(jù)反應(yīng)物與生成物的總能量來分析吸熱還是放熱，并書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）根據(jù)反應(yīng)方程式結(jié)合平衡常數(shù)的含義書寫；根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響分析K的變化；
（4）恒容條件下，下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO)

增大，則平衡正移，據(jù)此分析；
（5）該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，擴(kuò)大容器體積，平衡向體積增大的方向移動(dòng)，也就是平衡逆向移動(dòng)，據(jù)此判斷；
（6從等效平衡和平衡移動(dòng)的角度分析．

解答： 解：（1）由圖I可知，反應(yīng)中CO濃度的變化為：1.00-0.25=0.75mol?L^-1，則c（CO）=

△c

t

=

0.75mol?L

10min

=0.075mol/（L?min），故答案為：0.075mol/（L?min）；
（2）反應(yīng)物的總能量為419kJ，生成物的總能量為510kJ，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為419kJ-510kJ=91kJ，熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol；
（3）已知CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；則K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；已知該反應(yīng)的正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度平衡逆移，所以K減小；
故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；減��；
（4）恒容條件下，下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO)

增大，則平衡正移；
A．已知該反應(yīng)的正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度，平衡逆移，故A錯(cuò)誤；
B．充入He氣，容器的體積不變，各反應(yīng)物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．再充入1molCO和2molH₂，與原來加入了的量等比例，平衡時(shí)比原來的平衡的壓強(qiáng)增大，平衡正移，故C正確；
D．使用催化劑，同等程度的改變正逆反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故選C．
（5）該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，擴(kuò)大容器體積，平衡向體積增大的方向移動(dòng)，也就是平衡逆向移動(dòng)，故答案為：逆向移動(dòng)；
（6）A、甲乙為等效平衡，則有c₁=c₂故A正確；
B、丙的起始量為乙的2倍，而該反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，所以達(dá)到平衡時(shí)丙參加反應(yīng)的CH₃OH的物質(zhì)的量小于乙的2倍，所以吸收的熱量也小于乙的2倍，故有Q₃＜2Q₂，故B錯(cuò)誤；
C、甲乙為等效平衡，丙的起始量為乙的2倍，而該反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，所以達(dá)到平衡時(shí)丙參加反應(yīng)的CH₃OH的物質(zhì)的量小于乙的2倍，所以2P₁＞P₃；故C錯(cuò)誤；
D、甲乙為等效平衡，但它們起始的方向正好相反，所以有α₁+α₂=1，故D正確；
E、甲、乙處于相同的平衡狀態(tài)，則α₁+α₂=1，丙的起始量為乙的2倍，而該反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，所以達(dá)到平衡時(shí)丙參加反應(yīng)的CH₃OH的物質(zhì)的量小于乙的2倍，所以α₂＞α₃，故E錯(cuò)誤；
F、甲乙為等效平衡，但它們起始的方向正好相反，所以有α₁+α₂=1，則反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）中生成1mol CH₃OH放出的熱量為（Q₁+Q₂）kJ，故F正確；
故選ADF．

點(diǎn)評(píng)：本題為綜合性習(xí)題，考查影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算，圖象的分析和利用等知識(shí)點(diǎn)，注重對(duì)高考熱點(diǎn)知識(shí)的考查，是較好的習(xí)題，注意理解等效平衡問題，難度中等．