Question

【題目】工業(yè)上合成甲醇的反應為：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0.500℃，5MPa條件下，將0.20mol CO與0.58mol H2的混合氣體充入2L恒容密閉容器發(fā)生反應，反應過程中甲醇的物質的量濃度隨時間的變化如圖所示
（1）利用△H﹣T△S判斷，該反應在條件下自發(fā)進行（填“高溫”“低溫”、或“任何溫度”）．
（2）計算500℃時該反應的平衡常數(shù)K= ． CO 的平衡轉化率為 ．
（3）下列措施可增大甲醇產率的是 ． A．壓縮容器體積 B．將CO（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2
（4）可判斷可逆反應達到平衡狀態(tài)的依據是 ． A．v正（CO）=2v逆（H2）
B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的平均相對分子質量不變
D．容器中CO、H2、CH3OH的物質的量之比為1：2：1
E．混合氣體壓強不再隨時間變化而變化
（5）若其它條件不變，使反應在300℃下進行，在上圖中作出甲醇的物質的量濃度隨時間的變化的示意圖．

Answer 1

【答案】
（1）低溫
（2）4；20%
（3）A、D
（4）C、D
（5）
【解析】解：（1）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，300℃，該反應的反應物有3mol氣體，生成物有1mol氣體，所以△S＜0，反應自發(fā)進行△H﹣T△S＜0，故低溫下滿足△H﹣T△S＜0， 所以答案是：低溫；（2）500℃，5MPa條件下，將0.20mol CO與0.58mol H2的混合氣體充入2L恒容密閉容器發(fā)生反應，圖像中達到平衡狀態(tài)甲醇濃度為0.02mol/L，

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）	△H＜0
起始量（mol/L）	0.10	0.29		0
變化量（mol/L）	0.02	0.04		0.02
平衡量（mol/L）	0.08	0.25		0.02

平衡常數(shù)K= =v=4，
CO轉化率= ×100%= =20%，
所以答案是：4，20%；（3）A、對于反應CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），反應物氣體體積大于生成物，壓縮容器體積時，壓強增大，平衡正向移動，可增加甲醇產率，A正確； B、分離出CO，平衡逆向移動可減少甲醇產率，故B錯誤； C、充入He，不影響各氣體的分壓，平衡不移動，不能增加甲醇產率，故C錯誤； D、體積不變，再充入0.20mol CO和0.58mol H2反應物氣體，平衡正向移動，可增加甲醇產率，故D正確．故選AD；所以答案是：AD；（4）可逆反應達到平衡狀態(tài)的依據是正逆反應速率相同，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，反應是氣體體積較小的放熱反應， A．2v正（CO）=v逆（H2）說明氫氣正逆反應速率相同，反應達到平衡狀態(tài)，v正（CO）=2v逆（H2）不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤； B．反應前后氣體質量不變，容器體積不變，反應過程中密度不變，混合氣體的密度不變不能說明反應達到平衡，故B錯誤； C．反應前后氣體物質的量減小，質量守恒，混合氣體的平均相對分子質量增大，混合氣體的平均相對分子質量不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確； D．容器中CO、H2、CH3OH的物質的量之比為1：2：1，符合反應之比，但不能說明正逆反應速率相同，故D錯誤； E．發(fā)邀請函氣體物質的量發(fā)生變化，當混合氣體壓強不再隨時間變化而變化說明反應達到平衡狀態(tài)，故E正確；所以答案是：CE；（5）溫度降低，反應速率減慢，達到平衡時間長．正反應放熱，降溫時平衡正向移動，平衡時甲醇濃度比500℃高，可得右圖： ，所以答案是： ．
【考點精析】通過靈活運用反應熱和焓變和化學平衡狀態(tài)本質及特征，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱；化學平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應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平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．