Question

13．煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過程．
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）．一定溫度下，在一個容積不變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（填字母，下同）．
a．容器中的壓強不變       
b．1mol H-H 鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O 鍵 
c．混合氣體密度不變       
d．c（CO）=c（H₂）
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L 的恒容密閉容器中，進行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到數(shù)據(jù)如下：

起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
H2O	CO	H2	CO
2	4	1.6	2.4	5

實驗中以v（CO₂） 表示的反應(yīng)速率為，達平衡時CO 的體積分數(shù)為40%．
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)甲醇．一定條件下，在體積為1L 的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．
為了加快反應(yīng)速率，可采取什么措施（寫兩條）升溫、使用催化劑．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，同種物質(zhì)的正、逆反應(yīng)速率相等，平衡時各組分的物質(zhì)的量、濃度、含量等不再發(fā)生變化，以及由此衍生的其它量不變，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
（2）根據(jù)三行式 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
 初起量（mol）：4        2        0       0
 平衡量（mol）：2.4     0.4      1.6     1.6
 變化量（mol）：1.6     1.6      1.6     1.6
根據(jù)v（CO₂）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L•min），CO 的體積分數(shù)就物質(zhì)的量分數(shù)，由此分析解答；
（3）根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可以通過升溫、使用催化劑、增大反應(yīng)物的濃度來加快化學(xué)反應(yīng)速率．

解答 解：（1）a．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不等，容器中始終壓強不變，說明反應(yīng)到達平衡，故a正確；
b．l molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時生成l molH-H鍵，說明反應(yīng)到達平衡，故b正確；
c．根據(jù)反應(yīng)可知，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量增大和氣體體積增大，密度不變能說明反應(yīng)到達平衡，故c正確；
d．根據(jù)反應(yīng)可知，自始至終c（CO）=c（H₂），不能說明反應(yīng)到達平衡，故d錯誤；
故選：abc；
（2）根據(jù)三行式 CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
初起量（mol）：4     2         0       0
平衡量（mol）：2.4   0.4      1.6     1.6
變化量（mol）：1.6   1.6      1.6     1.6
根據(jù)vv v（CO₂）=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/（L•min），CO 的體積分數(shù)為：$\frac{2.4}{2.4+0.4+1.6+1.6}$×100%=40%，
故答案為：0.16mol/（L•min）；40%；
（3）外界條件越強反應(yīng)速率越快，可以通過升溫、使用催化劑、增大反應(yīng)物的濃度等方法來加快化學(xué)反應(yīng)速率，
故答案為：升溫；使用催化劑．

點評 本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)的速率、平衡時物質(zhì)的體積分數(shù)和外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，綜合性強，題目難度中等．