Question

1．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）CDE．
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(duì)分子質(zhì)量不變
D、CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
E、容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變
（2）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寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）．{c}^{2}（{H}_{2}）}$
 ②由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；
 ③某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，5min時(shí)達(dá)到平衡，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為80%，此時(shí)的溫度為250℃，在0～5min內(nèi)，以H₂表示的平均反應(yīng)速率為0.32mol•L^-1•min^-1，平衡時(shí)CH₃OH的濃度為0.8mol•L^-1•

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
②升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)溫度與化學(xué)平衡常數(shù)關(guān)系確定反應(yīng)熱；
③達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)n（CO）=0.2mol/L×2L=0.4mol，CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{反應(yīng)初始n（CO）}$×100%；先計(jì)算平衡常數(shù)，再根據(jù)平衡常數(shù)與溫度關(guān)系確定溫度；v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$，根據(jù)CO和甲醇關(guān)系式計(jì)算生成的n（CH₃OH），再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算甲醇平衡濃度．

解答 解：（1）A、無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)都存在生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
B、無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，混合氣體的密度始終不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
C、反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量減小，混合氣體的質(zhì)量不變，則反應(yīng)前后混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
D、CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
E、反應(yīng)前后氣體的壓強(qiáng)減小，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選CDE；
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，即K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）．{c}^{2}（{H}_{2}）}$，
故答案為：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）．{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
②升高溫度化學(xué)平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0故答案為：＜；
③達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)n（CO）=0.2mol/L×2L=0.4mol，CO轉(zhuǎn)化率=$\frac{參加反應(yīng)的n（CO）}{反應(yīng)初始n（CO）}$×100%=$\frac{（2-0.4）mol}{2mol}$×100%=80%；開始c（CO）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、c（H₂）=$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L）1           3               0
反應(yīng)（mol/L）0.8       1.6            0.8
平衡（mol/L）0.2       1.4            0.8
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{0.8}{0.2×1．{4}^{2}}$=2.041，則溫度是250℃；
v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.6mol/L}{5min}$=0.32mol/（L．min）；
平衡時(shí)（CH₃OH）=0.8mol/L，
故答案為：80%；250℃；0.32；0.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算及化學(xué)平衡狀態(tài)判斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)特征的理解及化學(xué)平衡知識(shí)的靈活運(yùn)用，利用三段式分析解答，注意：計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)時(shí)必須用平衡時(shí)各物質(zhì)濃度，不是任意時(shí)刻濃度．