Question

8．甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料．工業(yè)上可利用CO或CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡 常數(shù)	溫度/℃
		500	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3

（1）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系，則K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度（mol•L^-1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）對(duì)于反應(yīng)③，在相同溫度和容積不變時(shí)，能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是BC
A．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1
B．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
C．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1
D．容器內(nèi)的密度保持不變．

Answer 1

分析 （1）分析反應(yīng)特征可知平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，計(jì)算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，結(jié)合溫度變化分析判斷反應(yīng)焓變△H＜0，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；依據(jù)某時(shí)刻濃度商計(jì)算和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，一定滿足正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據(jù)此進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）反應(yīng)③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，結(jié)合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進(jìn)行，所以判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變△H＜0，在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O （g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q=$\frac{0.15×0.3}{0．{8}^{3}×0.1}$=0.87＜K=2.5，反應(yīng)正向進(jìn)行，V正＞V逆，
故答案為：K₁•K₂；＞；
（2）A．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1，不能判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，表明正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不再變化，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1，表示的是正逆反應(yīng)速率，且滿足計(jì)量數(shù)關(guān)系，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．容器內(nèi)的密度保持不變，反應(yīng)方程式兩邊都是氣體，氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積固定，所以反應(yīng)過程中氣體的密度始終不變，所以密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D錯(cuò)誤；
故選BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析判斷、平衡移動(dòng)的方向的判斷等，題目綜合性強(qiáng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生對(duì)書寫知識(shí)的掌握與理解，題目難度中等．