Question

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)叫煤化工．
（1）將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1．
①該反應(yīng)在常溫下

不能

自發(fā)進(jìn)行（填“能”或“不能”）；
②一定溫度下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

bd

（填字母，下同）．
a．容器中的壓強(qiáng)不變        b．1mol H-H鍵斷裂的同時(shí)，斷裂2mol H-O鍵
c．c（CO）=c（H₂）        d．密閉容器的容積不再改變
③若在一容積不變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，充入N₂，則平衡

不

（填“正向”、“逆向”或“不”）移動(dòng)．
若在一容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，充入N₂，則平衡

正向

（填“正向”、“逆向”或“不”）移動(dòng)．
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實(shí)驗(yàn)1中以v（CO₂）表示的反應(yīng)速率為

0.13mol/（L．min）

（取小數(shù)點(diǎn)后兩位）；
②該反應(yīng)為

放熱

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)2的化學(xué)平衡常數(shù)K=

0.17

（取兩位有效數(shù)字）
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0．在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，下列條件能使上述反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是

c

（填寫序號字母）．
a．及時(shí)分離出CH₃OH氣體                
b．適當(dāng)升高溫度
c．保持容器的容積不變，再充入1mol CO₂和3mol H₂
d．選擇高效的催化劑．

Answer 1

分析：（1）①該反應(yīng)為熵增大，焓增大的反應(yīng)，由△G=△H-T△S判斷；
②根據(jù)根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征進(jìn)行判斷；
③根據(jù)容積不變，充入氮?dú)鈱Ω鹘M分的濃度的不變進(jìn)行判斷；容積可變，充入氮?dú)�，體系內(nèi)壓強(qiáng)不變，容器的容積變大，相當(dāng)于減壓；
（2）①根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算反應(yīng)速率；
②根據(jù)溫度變化，平衡時(shí)的生成物的物質(zhì)的量的多少判斷平衡移動(dòng)的方向；根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算出實(shí)驗(yàn)2的平衡常數(shù)；
（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素及平衡移動(dòng)原理進(jìn)行判斷．

解答：解：（1）①該反應(yīng)為熵增大，焓增大的反應(yīng)，由△G=△H-T△S，△G＜0反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，可知該反應(yīng)在高溫時(shí)可以自發(fā)進(jìn)行，常溫下難以自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：不能；
②a．容器中的壓強(qiáng)不變，由于容積可變，所以壓強(qiáng)始終不是變量，無法根據(jù)壓強(qiáng)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；      
b．1mol H-H鍵斷裂，會(huì)生成2mol氫氧建，同時(shí)斷裂2mol H-O鍵，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故b正確；
c．c（CO）=c（H₂），無法判斷各組分的濃度是否不變，無法判斷是否達(dá)到了平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；            
d．密閉容器的容積不再改變，說明各組分的物質(zhì)的量不在變化，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故d正確；
故選bd；
③由于容積不變，充入氮?dú)夂�，各組分的濃度沒有變化，所以平衡不移動(dòng)；容積可變，容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入氮?dú)�，容器的容積變大，各組分的濃度減小，相當(dāng)于壓強(qiáng)減小，則平衡向著正向移動(dòng)，
故答案為：不；正向；
（2）①v（CO₂）=v（CO）=

4mol-2.4mol 2L

6min

=0.13 mol/（L．min），故答案為：0.13 mol/（L．min）；
②根據(jù)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）可知壓強(qiáng)對平衡移動(dòng)無影響，如果在650℃，H₂O、CO的物質(zhì)的量改為1mol、2mol，達(dá)到平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量應(yīng)為1.2mol，而900℃時(shí)CO的物質(zhì)的量應(yīng)為1.6mol，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)2中達(dá)到平衡時(shí)，c（CO₂）=c（H₂）=

0.4mol

2L

=0.2mol/L，
c（CO）=

1.6mol

2L

=0.8mol/L，c（H₂O）=

1mol-0.4mol

2L

=0.3mol/L，K=

0.2×0.2

0.8×0.3

≈0.17，
故答案為：放熱；0.17；
（3）a、及時(shí)分離出CH₃OH氣體，平衡向著向著移動(dòng)，但是甲醇濃度減小，反應(yīng)速率減小，故a錯(cuò)誤；
b、升高溫度反應(yīng)速率增大，但是平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故a錯(cuò)誤；      
b．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但平衡沒有移動(dòng)，故b錯(cuò)誤；
c．保持容器的容積不變，再充入1mol CO₂和3mol H₂，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，且平衡向著正向移動(dòng)，故c正確；     
d．選擇高效的催化劑，催化劑只影響化學(xué)反應(yīng)速率，不影響平衡移動(dòng)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：c．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡計(jì)算以及化學(xué)平衡移動(dòng)等問題，題目難度中等，本題注意（2）為易錯(cuò)點(diǎn)，注意把握等效平衡的理解．