Question

19．工業(yè)上一般以CO和H₂為原料合成甲醇，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）△H=-116kJ/mol
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{C（C{H}_{3}OH）}{C（CO）{C}^{2}（{H}_{2}）}$；
（2）下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率且提高轉(zhuǎn)化率的是d （填字母序號(hào)）．
a．隨時(shí)將CH₃OH與反應(yīng)混合物分離     b．降低反應(yīng)溫度
c．使用高效催化劑                 d．增大體系壓強(qiáng)
（3）一定條件下，將1mol CO與3mol H₂的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，其他條件不變，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是cd （填字母序號(hào)）．
a．c（H₂ ）減少              b．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
c．CH₃OH 的物質(zhì)的量增加      d．重新平衡c（H₂ ）/c（CH₃OH ）減小
（4）在密閉容器中充有1mol CO與2mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，CO的轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖所示．
①A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài)，則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間，t_A大于t_C（填“大于”、“小于”或“等于“）．
②若A點(diǎn)時(shí)容器的體積為1L，該溫度下B點(diǎn)的平衡常數(shù)K=1L²mol^-2．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為生成物濃度的冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積；
（2）外界條件的加強(qiáng)（非反應(yīng)物濃度的增加）平衡正向移動(dòng)有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率且提高轉(zhuǎn)化率；
（3）相當(dāng)增加壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；
（4）①溫度越高反應(yīng)速率越快所需時(shí)間越短．
②溫度不變，平衡常數(shù)不變，根據(jù)A點(diǎn)溫度下的轉(zhuǎn)化率求平衡時(shí)各種物質(zhì)的濃度．

解答 解：（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{C（C{H}_{3}OH）}{C（CO）{C}^{2}（{H}_{2}）}$，故答案為：$\frac{C（C{H}_{3}OH）}{C（CO）{C}^{2}（{H}_{2}）}$；
（2）a．隨時(shí)將CH₃OH與反應(yīng)混合物分離，反應(yīng)速率減小，轉(zhuǎn)化率增加，故a不選；
b．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率減小，轉(zhuǎn)化率增加，故b不選；
c．使用高效催化劑，速率加快，但平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故c不選；
d．增大體系壓強(qiáng)，壓強(qiáng)越大，速率越快，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增加，故選d，
故答案為：d；
（3）平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，相當(dāng)增加壓強(qiáng)，a．c（H₂）減少，體積壓縮到原來的一半，如果平衡不移動(dòng)，濃度應(yīng)原來的2倍，平衡正向移動(dòng)，移動(dòng)的結(jié)果是減弱而不是抵消，所以濃度應(yīng)在原平衡的基礎(chǔ)上增加，故a不選；b．正、逆反應(yīng)速率都加快，故b不選；c．平衡正向移動(dòng)，CH₃OH的物質(zhì)的量增加，故c正確；d．重新平衡$\frac{C（{H}_{2}）}{C（C{H}_{3}OH）}$的分子和分母都乘以體積，實(shí)際上就是氫氣的物質(zhì)的量和甲醇的物質(zhì)的量之比，因?yàn)槠胶庹�向移�?dòng)，氫氣的物質(zhì)的量在減小，甲醇的量在增加，兩者的比值減小，故d正確，故答案為：cd；
（4）①由圖可知A點(diǎn)低于C的溫度，溫度越高反應(yīng)速率越快所需時(shí)間越短，所以t_A大于t_C，故答案為：大于；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初起濃度 1mol/L     2mol/L     0
變化量 0.5mol/L    1mol/L    0.5mol/L
平衡量 0.5mol/L    1mol/L     0.5mol/L
故K=$\frac{0.5mol/L}{0.5mol/L\\;×（1mol/L）^{2}}$=1L²mol^-2，
故答案為：1L²mol^-2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查外界條件的改變對(duì)平衡移動(dòng)的影響，以及平衡常數(shù)的影響因素的考查，題目難度不大，學(xué)生只要認(rèn)真審題即可．