Question

16．利用水煤氣合成甲醇是煤液化的一種重要方法，其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l）△H=-90.8kJ•mol^-1，在容積為1L的恒容密閉容器中，充入一定量CO和H₂，測(cè)得CO和H₂的物質(zhì)的量的變化曲線如圖所示．
（1）下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是CD
A．生成1molO一H鍵的同時(shí)斷裂2molH-H鍵
B.2v（CO）=v（H₂）
C．CO的含量不再發(fā)生變化
D．混合氣體的密度不再發(fā)生變化
（2）圖中a線代表的物質(zhì)是H₂．前4s內(nèi)用CO表示的平均反應(yīng)速率是0.5mol/（L•s）
（3）某同學(xué)研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律，測(cè)得在CO的平衡轉(zhuǎn)化率如圖．
①圖中曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是270℃．
②增大H₂和CO的起始組成比，反應(yīng)放出的熱量將（填“增多”“減少”或“不變”）
③270℃下，上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K₁=4．其他條件均相同，若在容積為2L的容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，則此時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)K₂=（填“＞”“＜“或“=”）K₁．

Answer 1

分析 （1）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、百分含量都不再發(fā)生變化，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（2）根據(jù)曲線a、b的物質(zhì)的量變化判斷a曲線代表的物質(zhì)；
（3）①根據(jù)溫度對(duì)該反應(yīng)的影響判斷Z對(duì)應(yīng)的溫度；
②增大氫氣和一氧化碳的比例，則平衡向著正向移動(dòng)；
③利用三段式列式計(jì)算出平衡常數(shù)；容積不影響化學(xué)平衡常數(shù)．

解答 解：（1）A．生成1molO一H鍵的同時(shí)斷裂2molH-H鍵，表示的都是正反應(yīng)速率，無(wú)法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，故A錯(cuò)誤；
B.2v（CO）=v（H₂），沒(méi)有指出正逆反應(yīng)速率，則無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．CO的含量不再發(fā)生變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．該反應(yīng)是氣體質(zhì)量發(fā)生變化的反應(yīng)，容器的容積不變，則混合氣體的密度不再發(fā)生變化，說(shuō)明各組分的濃度不再變化，已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：CD；
（2）根據(jù)曲線變化可知，a曲線達(dá)到平衡時(shí)物質(zhì)的量變化為：6mol-2mol=4mol，b曲線的物質(zhì)的量變化為：3mol-1mol=2mol，根據(jù)反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l）可知a曲線表示的是H₂，則b曲線表示的是CO，4s內(nèi)用CO表示的平均反應(yīng)速率為：v（CO）=$\frac{\frac{2mol}{1L}}{4s}$=0.5mol/（L•s），
故答案為：H₂；0.5mol/（L•s）；
（3）①由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以曲線Z為270℃，
故答案為：270℃；
②增大H₂和CO的起始組成比時(shí)，平衡正向移動(dòng)，放出熱量增多，
故答案為：增大；
③由圖象可知當(dāng)270℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為50%，n（H₂）：n（CO）=1.5，則
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）
起始（mol/L） 1       1.5      0
轉(zhuǎn)化（mol/L） 0.5     1        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5      0.5
K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5}{0.5×0．{5}^{2}}$=4；
其他條件均相同，若在容積為2L的容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，由于溫度不變，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，即：K₂=K₁，
故答案為：4；=．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，題目難度中等，明確化學(xué)平衡的影響因素為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．