Question

8．甲醇是一種可再生的清潔能源，一定條件下用CO和H₂合成CH₃OH：CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）△H=a kJ•mol^-1．向體積為2L的密閉容器中充入2mol CO和4mol H₂，測得不同溫度下容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量隨時間（min）的變化關(guān)系如圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲線所示：
（1）能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是BE（填字母）．
A．c（CO）與c（H₂）的比值保持不變
B．容器中氣體壓強(qiáng)保持不變
C．容器中氣體密度保持不變
D．單位時間內(nèi)有1molCO消耗的同時有1mol CH₃OH生成
E．v_正（H₂）=2v_逆（CH₃OH）
（2）①Ⅱ和Ⅰ相比，Ⅱ改變的反應(yīng)條件是使用催化劑．
②反應(yīng)Ⅲ在9min時達(dá)到平衡，比較反應(yīng)Ⅰ的溫度（T₁）和反應(yīng)Ⅲ的溫度（T₃）的高低：T₁＞T₃（填“＞”“＜”“=”），此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“放熱或吸熱”）．
（3）①反應(yīng)Ⅰ在6min時達(dá)到平衡，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡時v （CH₃OH）=0.125mol/（L•min）．
②反應(yīng)Ⅱ在2min時達(dá)到平衡，計算該溫度下的平衡常數(shù)K=12．在體積和溫度不變的條件下，在上述反應(yīng)達(dá)到平衡Ⅱ時，再往容器中加入1mol CO和3mol CH₃OH后，平衡將向不移動（填“正反應(yīng)、逆反應(yīng)和不移動”），原因是因為平衡Ⅱ后，加入1molCO、3molCH₃OH，
此時$Q=\frac{{\frac{4.5mol}{2L}}}{{\frac{1.5mol}{2L}×{{（\frac{1mol}{2L}）}^2}}}=12=K$，所以平衡不移動．

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達(dá)平衡；
（2）①Ⅱ和Ⅰ相比反應(yīng)速率加快，不影響平衡移動，正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，應(yīng)是使用催化劑；
②反應(yīng)Ⅲ達(dá)平衡時所用的時間比反應(yīng)Ⅰ達(dá)平衡時所用的時間長，化學(xué)反應(yīng)速率慢，根據(jù)溫度變化結(jié)合平衡移動、氣體的總物質(zhì)的量變化來回答；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$來計算反應(yīng)速率，根據(jù)三行式計算平衡常數(shù)結(jié)合K和Qc的關(guān)系來回答．

解答 解：（1）A．c（CO）與c（H₂）的比值保持不變未說明正逆反應(yīng)方向，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故錯誤；
B．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下壓強(qiáng)減小，容器中壓強(qiáng)保持不變說明到達(dá)平衡，故正確；
C．混合氣體總質(zhì)量不變，恒溫恒容下，容器內(nèi)氣體密度始終保持不變，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故錯誤；
D．單位時間內(nèi)有1molCO消耗的同時有1mol CH₃OH生成未說明正逆反應(yīng)方向，不能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故錯誤；
E．v_正（H₂）=2v_逆（CH₃OH）說明正逆反應(yīng)方向速率相等，能說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故正確；
故選BE．
（2）①Ⅱ和Ⅰ相比反應(yīng)速率加快，不影響平衡移動，正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，應(yīng)是使用催化劑，
故答案為：使用催化劑；
②反應(yīng)Ⅲ達(dá)平衡時所用的時間比反應(yīng)Ⅰ達(dá)平衡時所用的時間長，化學(xué)反應(yīng)速率慢，所以溫度較低，即T₁＞T₃，升高溫度，氣體的總物質(zhì)的量增加，所以逆向移動，所以反應(yīng)是放熱的，故答案為：＞； 放熱；
（3）①反應(yīng)Ⅰ在6min時達(dá)到平衡，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡時v （CH₃OH）=mol/（L•min）．
               CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）△H=a kJ•mol^-1
初始量   2mol            4mol            0                
變化量  x                  2x                 x
平衡量  2-x            4-2x                  x
則2-x+4-2x+x=3，解得x=1.5，所以v （CH₃OH）=$\frac{1.5}{2×6}$mol/（L•min）=0.125 mol/（L．min）；
故答案為：0.125；
②Ⅱ、Ⅰ溫度相同，平衡常數(shù)相同，平衡常數(shù)K（Ⅱ）=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1.5}{2}}{\frac{0.5}{2}×（\frac{1}{2}）^{2}}$=12，
此時濃度商Qc=$\frac{\frac{1.5+3}{2}}{\frac{1+0.5}{2}×0．{5}^{2}}$=12=K，則平衡不移動，
故答案為：12；不移動； 因為平衡Ⅱ后，加入1molCO、3molCH₃OH，此時$Q=\frac{{\frac{4.5mol}{2L}}}{{\frac{1.5mol}{2L}×{{（\frac{1mol}{2L}）}^2}}}=12=K$，所以平衡不移動．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率與平衡常數(shù)等，理解掌握化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)用，難度中等．