Question

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(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填字母序號(hào)，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(duì)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）如表所列數(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△H    0（填“＞”、“=”或“＜”）；
②某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為    ，此時(shí)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(shí)，在容積相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)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(shí)數(shù)據(jù)	CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
	反應(yīng)的能量變化	akJ	bkJ	ckJ
	體系壓強(qiáng)（Pa）	p1	p2	p3
	反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

下列說(shuō)法正確的是    ．
A.2c₁＞c₃B．a(chǎn)+b＜90.8C.2p₂＜p₃D．α₁+α₃＜1．

Answer 1

【答案】分析：（1）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、含量不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
（2）①、由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)；
②、根據(jù)平衡時(shí)CO的濃度計(jì)算參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化率；
利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)，確定溫度；
（3）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取措施使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此結(jié)合選項(xiàng)解答；
（4）A、甲、丙相比較，把甲等效為開(kāi)始加入1molCH₃OH，丙中甲醇的物質(zhì)的量為甲的2倍，壓強(qiáng)增大，對(duì)于反應(yīng)CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g），平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)；
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(shí)甲醇為nmol，計(jì)算反應(yīng)熱數(shù)值，據(jù)此判斷；
C、比較乙、丙可知，丙中甲醇的物質(zhì)的量為乙的2倍，壓強(qiáng)增大，對(duì)于反應(yīng)CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g），平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)；
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，據(jù)此判斷．
解答：解：（1）A．無(wú)論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，故A錯(cuò)誤；
B．無(wú)論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則混合氣體的密度不變，故B錯(cuò)誤；
C．隨反應(yīng)進(jìn)行，氣體的總的物質(zhì)的量減小，混合混合氣體的總質(zhì)量不變，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，混合氣體的相對(duì)平均分子質(zhì)量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：CD；
（2）①溫度升高，K減小，說(shuō)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)，故答案為：＜；
 ②達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為2.0mol-0.2mol/L×1L=1.6mol，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=80%，則：
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）：1      3          0
變化（mol/L）：0.8   1.6          0.8
平衡（mol/L）：0.2   1.4          0.8
所以：k==2.04，溫度應(yīng)為250℃，
故答案為：80%；250℃；
（3）a．升溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率的減小，故a錯(cuò)誤；
b．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故b錯(cuò)誤；
c．增加CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率的減小，故c錯(cuò)誤；
d．恒容充入H₂，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．恒壓充入惰性氣體，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故e錯(cuò)誤；
f．分離出甲醇，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故f正確．
故答案為：df；
（4）A、甲、丙相比較，把甲等效為開(kāi)始加入1molCH₃OH，丙中甲醇的物質(zhì)的量為甲的2倍，壓強(qiáng)增大，對(duì)于反應(yīng)CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g），平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)，故2c₁＜c₃，故A錯(cuò)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(shí)甲醇為nmol，對(duì)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(cuò)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(qiáng)增大，對(duì)于反應(yīng)CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g），平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)，故2p₂＞p₃，故C錯(cuò)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，
故答案為：D．
點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的計(jì)算與運(yùn)用以及等效平衡問(wèn)題，難度較大，注意（4）題為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意理解等效平衡問(wèn)題．