Question

如圖1是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決下列問題：

（1）已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，寫出它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

（2）合成氣中的CO氣體的重要用途之一是用于高爐煉鐵，其基本反應(yīng)為：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）△H＞0．已知在1100℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=0.263．
①下列不能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

（選填編號(hào)）．
a．v_正（CO₂）=v_逆（CO）              
b．容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化
c．容器內(nèi)氣體質(zhì)量不再變化       
d．混合氣體中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化
②溫度升高，化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡，此時(shí)平衡常數(shù)K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）；
③1100℃時(shí)測得高爐中，c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，則在這種情況下，該反應(yīng)向

 

進(jìn)行（填“正向”或“逆向”），判斷依據(jù)是

 

．
④若該反應(yīng)在體積固定的密閉容器中進(jìn)行，在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)，改變下列條件再達(dá)平衡后判斷：
升高溫度，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量

 

（填“增大、減小或不變”）；充入CO并重新平衡后，混合氣體的密度

 

（填“增大、減小或不變”）．
⑤該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化情況如圖2所示．如果在t₃時(shí)增加CO的量，t₄時(shí)反應(yīng)又處于新平衡狀態(tài)，
請?jiān)谏蠄D畫出t₃～t₅時(shí)間段的v_逆變化曲線．
（3）目前工業(yè)上也可用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇，有關(guān)反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1，現(xiàn)向體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂ 反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列措施能使

c(CH3OH)

c(CO2)

增大的是

 

（填序號(hào)）．
A．升高溫度      B．再充入H₂     C．再充入CO₂D．將H₂O（g）從體系中分離    E．保持體積不變，充入He（g）     F．增大容器體積，減小壓強(qiáng)．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷反應(yīng)的方程式；
（2）①反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不再變化，據(jù)此分析；
②反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
③依據(jù)濃度計(jì)算濃度商結(jié)合平衡常數(shù)進(jìn)行比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
④根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素來確定改變量；
⑤增加CO的量，會(huì)促使平衡正向移動(dòng)，正逆反應(yīng)速率都要加快，據(jù)此回答；
（3）使

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）向著正向移動(dòng)，據(jù)此根據(jù)平衡移動(dòng)原理進(jìn)行分析．

解答： 解：（1）平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，平衡常數(shù)中，分子為生成物，分母為反應(yīng)物，所以該反應(yīng)的方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）①反應(yīng)FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）中a．v_正（CO₂）=v_逆（CO），說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a不選；
b．反應(yīng)前后氣體體積不變，容器中氣體壓強(qiáng)始終不變，所以容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故選；
c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不同，容器內(nèi)氣體質(zhì)量不再變化，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c不選；
d．混合氣體中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化，說明氣體質(zhì)量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故不選；
故答案為：b；
②已知1100℃時(shí)K=0.263．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)平衡正向移動(dòng)后達(dá)到新的平衡，高爐內(nèi)CO₂和CO的體積比值會(huì)增大，平衡常數(shù)增大，
故答案為：增大；
③1100℃時(shí)測得高爐中c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，濃度商Q=

0.025mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K=0.263，說明平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)未達(dá)到平衡，v_正＞v_逆；
故答案為：正向；因?yàn)镼=c（CO₂）/c（CO）=0.25＜0.263；
④升溫平衡正向移動(dòng)，氣體物質(zhì)的量不變，混合氣體質(zhì)量增大，所以平均相對分子質(zhì)量增大；容器體積不變，充入CO，氣體質(zhì)量增大，密度增大，
故答案為：增大；增大；
⑤在t₃時(shí)增加CO的量，會(huì)使得正逆反應(yīng)速率都加快，正反應(yīng)速率在原來的基礎(chǔ)上逐漸加快，圖為，故答案為：．
（3）

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）向著正向移動(dòng)，
A．升高溫度，該反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡向著逆向移動(dòng)，

c(CH3OH)

c(CO2)

減小，故A錯(cuò)誤；
B．再充入H₂，平衡向著正向移動(dòng)，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，故B正確；
C．再充入CO₂，平衡向著正向移動(dòng)，但是二氧化碳濃度增加的大于甲醇增大濃度，

c(CH3OH)

c(CO2)

減小，故C錯(cuò)誤；
D．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向著正向移動(dòng)，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，故D正確；
E．充入He（g），各組分濃度不變，平衡不移動(dòng)，

c(CH3OH)

c(CO2)

不變，故E錯(cuò)誤；
F、增大容器體積，減小壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，

c(CH3OH)

c(CO2)

減小，故F錯(cuò)誤；
故答案為：BD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的意義以及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、化學(xué)反應(yīng)速率的求算、反應(yīng)進(jìn)行的方向的判斷，等知識(shí)，注意知識(shí)的歸納和梳理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．