Question

【題目】工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）
（1）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
（2）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℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H0（填“＞”、“=”或“＜”）；
②某溫度下，將2molCO和6mol H2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 ．
（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．加入H2加壓e．加入惰性氣體加壓f．分離出甲醇
（4）一定條件下，CO與H2在催化劑的作用下生成5molCH3OH的能量變化為454kJ．在該溫度時，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)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器		甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量		1molCO、2molH2	1molCH3OH	2molCH3OH
平 衡 時 數(shù) 據(jù)	CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
	反應(yīng)的能量變化	a kJ	b kJ	c kJ
	體系壓強（Pa）	p1	p2	p3
	反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

下列說法正確的是 ．
A.2c1＞c3
B.a+b＜90.8
C.2p2＜p3
D.α1+α3＜1．

Answer 1

【答案】
（1）CD
（2）＜；80%；250℃
（3）df
（4）D
【解析】解：（1）A．生成CH3OH的速率與消耗CO的速率均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進行，故A錯誤；

B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的始終密度不變，故B錯誤；

C．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進行混合氣體總物質(zhì)的量減小，平均相對分子質(zhì)量減小，混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變，說明到達平衡，故C正確；

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化，說明到達平衡，故D正確，

故選：CD；（2）①由表數(shù)據(jù)可知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)，即△H1＜0，所以答案是：＜；

②充分反應(yīng)達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，其物質(zhì)的量為2L×0.2mol/L=0.4mol，則：

	CO （g）+	2H2 （g）	CH3OH （g）
起始（mol）	2	6	0
轉(zhuǎn)化（mol）	1.6	3.2	1.6
平衡（mol）	0.4	2.8	1.6

CO的轉(zhuǎn)化率= ×100%=80%，

此時的平衡常數(shù)K= = ≈2.041，所以溫度為250℃，

所以答案是：80%；250℃；（3）a．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率減小，故a錯誤；

b．加入催化劑加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動，CO轉(zhuǎn)化率不變，故b錯誤；

c．增加CO的濃度，CO轉(zhuǎn)化率減小，故c錯誤；

d．加入H2加壓，平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；

e．加入惰性氣體加壓，恒溫恒容下平衡不移動，CO轉(zhuǎn)化率不變，故e錯誤；

f．分離出甲醇，平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，故f正確，

故選：df；（4）A．甲、丙相比較，把甲等效為開始加入1molCH3OH，丙中甲醇的物質(zhì)的量為甲的2倍，壓強增大，對于反應(yīng)CH3OH（g）CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移動，故2c1＜c3，故A錯誤；

B．由題目可知生成1molCH3OH的能量變化為 =90.8kJ，甲、乙平衡狀態(tài)相同，令平衡時甲醇為nmol，對于甲容器，a=90.8n，等于乙容器b=90.8（1﹣n），故a+b=90.8，故B錯誤；

C．比較乙、丙可知，丙中甲醇的物質(zhì)的量為乙的2倍，壓強增大，對于反應(yīng)CH3OH（g）CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移動，故2p2＞p3，故C錯誤；

D．甲、乙處于相同的平衡狀態(tài)，則α1+α2=1，由C的分析可知α2＞α3，所以a1+a3＜1，故D正確，

所以答案是：D．

【考點精析】利用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應(yīng)仍在進行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．