Question

工業(yè)上在合成塔中采用下列反應合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=QkJ/mol
（1）判斷該可逆反應達到平衡狀態(tài)的標志是（填字母序號）

 

．
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、混合氣體的平均相對分子質量不變
d、CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（2）如表所列數(shù)據(jù)是該可逆反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷Q

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）
②某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡測得c（CO）=0.2mol?L^-1，此時對應的溫度為

 

；CO的轉化率為

 

．
（3）請在圖中畫出壓強不同，平衡時甲醇的體積分數(shù)（φ）隨溫度（T）變化的兩條曲線（在曲線上標出P₁、P₂、，且p₁＜P₂）
（4）要提高CO的轉化率，可以采取的措施是

 

（填字母序號）．
a、升溫  b、加入催化劑  c、增加CO的濃度  d、通入H₂加壓賬   e、通人惰性氣體加壓   f、電離出甲醇
（5）已知一定條件下，CO與H₂在催化劑的作用下生成5mol CH₃OH時，能量的變化為454kJ．在該條件下，向容積相同的3個密閉容器中，按照甲、乙、丙三種不同的投料方式加人反應物，測得反應達到平衡時的有關數(shù)據(jù)如下：

容器		甲	乙	丙
反應物投入量		1mol CO 2mol H2	1mol CH3OH	2mol CH3OH
平 衡 時 數(shù) 據(jù)	CH3OH的濃度（mol?L-1）	c1	c2	c3
	反應吸收或放出的能量（KJ）	a	b	c
	體系壓強（Pa）	P1	P2	P3
	反應物轉化率	α1	α2	α3

下列說法正確的是

 

（填字母序號）．
A、2c₁＞c₃    B、a+b＜90.8     C、2P₂＜P₃      D、α₁+α₃＜1．

Answer 1

考點：等效平衡,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,產物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線

專題：化學平衡專題

分析：（1）a、CH₃OH的生成速率與CO的消耗速率都表示正反應速率；
b、都為氣體，容器的體積不變，混合氣體的總質量不變，密度自始至終為定值；
c、混合氣體的總質量不變，隨反應進行，混合氣體的總的物質的量減小，即平均相對分子質量減小，最后為定值；
d、可逆反應得到平衡，反應混合物的濃度、含量為定值；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動；
②計算平衡時CO的物質的量，n_開始（CO）-n_平衡（CO）=n_轉化（CO），利用轉化率定義計算CO的轉化率；
計算該溫度下的平衡常數(shù)，對比表中數(shù)據(jù)判斷溫度；
（3）根據(jù)外界條件對化學平衡的影響，主要受溫度和壓強的影響可以作出圖；
（4）要提高CO的轉化率，平衡應向正反應移動，據(jù)此結合選項分析判斷．注意若只增大CO濃度，平衡向正反應移動，CO的轉化率降低；
（5）甲和乙為等效平衡，丙的起始物質的量為甲乙的雙倍，根據(jù)壓強對平衡的影響可以判斷．

解答： 解：（1）a、CH₃OH的生成速率與CO的消耗速率都表示正反應速率，自始至終反應速率都按1：1進行，不能說明到達平衡，故a錯誤；
b、都為氣體，容器的體積不變，混合氣體的總質量不變，密度自始至終為定值，不能說明可逆反應到達平衡，故b錯誤；
c、混合氣體的總質量不變，隨反應進行，混合氣體的總的物質的量減小，即平均相對分子質量減小，最后為定值，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)，故c正確；
d、CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)，故d正確．
故選：cd；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：＜；
②某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應10min后，達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，
平衡時CO的物質的量為0.2mol/L×2L=0.4mol，所以CO的轉化率為

2mol-0.4mol

2mol

×100%=80%；
對于可逆反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（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
所以該溫度下平衡常數(shù)k=

0.8

0.2×1．42

=2.041，平衡常數(shù)只受溫度影響，故該溫度為250℃．
故答案為：250℃；80%；
（3）因為該反應為氣體體積減小且放熱的反應，所以溫度升高平衡逆向移動，增大壓強平衡正向移動，據(jù)此可以畫出圖為，
故答案為：；
（4）a．升高溫度，平衡向逆反應移動，平衡時CO的轉化率減小，故a錯誤；
 b．加入催化劑，縮短到達平衡時間，平衡不移動，CO轉化率不變，故b錯誤；
c．增加CO的濃度，平衡向正反應移動，平衡時CO的轉化率減小，故c錯誤；
d．加入H₂加壓，平衡向正反應移動，平衡時CO的轉化率增大，故d正確；
e．加入惰性氣體加壓，反應混合物的濃度不變，變化不移動，故e錯誤；
f．分離出甲醇，平衡向正反應移動，平衡時CO的轉化率增大，故f正確．
故選：df；
（5）A、丙的物質的量為甲的物質的量折算后的雙倍，壓強增大，平衡正向移動，所以2c₁＜c₃ ，故A錯誤；
B、生成5mol CH₃OH時，能量的變化為454kJ，則生成1mol甲醇，會放出90.8kJ的熱，甲和乙是從不同方向進行的等效平衡，所以有a+b=90.8，故B錯誤；
C、丙的物質的量為乙的物質的量的雙倍，壓強增大，平衡向體積減小的方向移動，所以2P₂＞P₃，故C錯誤；
D、丙的壓強大于甲，平衡正向移動，甲醇的轉化率減小，所以α₁+α₃＜1，故D正確；
故選D．

點評：本題考查平衡狀態(tài)判斷、平衡移動、平衡常數(shù)、熱化學方程式、化學平衡圖象等，是化學反應速率與化學平衡的綜合題目，難度不大，注重基礎知識的考查．