Question

【題目】以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)叫煤化工。

(1)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母)。

a．容器中的壓強不變

b．1 mol H—H鍵斷裂的同時，斷裂2 mol H—O鍵

c．c(CO)＝c(H2)

d．密閉容器的容積不再改變

(2)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	6
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中從反應(yīng)開始至平衡以CO2表示的平均反應(yīng)速率為v(CO2)＝____________(取小數(shù)點后兩位，下同)。

②該反應(yīng)的正反應(yīng)為________(填“吸”或“放”)熱反應(yīng)，實驗2條件下平衡常數(shù)K＝________。

(3)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，達(dá)到平衡后下列措施中能使c(CH3OH)增大的是________(填字母)。

a．升高溫度

b．充入He(g)，使體系壓強增大

c．將H2O(g)從體系中分離出來

d．再充入1 mol CO2和3 mol H2

Answer 1

【答案】bd0.13 mol·L－1·min－1放0.17cd

【解析】

（1）a項，該反應(yīng)容器容積可變，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，不論是否達(dá)到平衡，容器中的壓強始終不變，無法判定反應(yīng)平衡與否；b項，1molH—H鍵斷裂，為v(正)；斷裂2molH—O鍵，為v(逆)，體現(xiàn)了2v(正)=v(逆)，能判斷達(dá)到平衡；c項，按物質(zhì)的量之比為1∶1充入CO和H2，則不論反應(yīng)是否達(dá)到平衡，均有c(CO)＝c(H2)，無法判斷反應(yīng)達(dá)到平衡與否；d項，該反應(yīng)條件為等溫等壓，當(dāng)容器的容積不再變化，可以判定反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。

（2）①根據(jù)表中信息，先求出v(CO)，再根據(jù)速率之比和方程式中各物質(zhì)前面的化學(xué)計量系數(shù)成正比，求出v(CO2)。

②根據(jù)轉(zhuǎn)化率=變化量/起始量×100%，可求出CO的轉(zhuǎn)化率；根據(jù)實驗1和實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率變化規(guī)律，可推出該反應(yīng)的吸放熱情況；根據(jù)“三段式”可求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)。

(3) a項，由于反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動；b項，充入He(g)，平衡不移動；c項，將H2O(g)從體系中分離出來，減小生成物濃度，平衡正向移動；d項，體積不變，再充入1mol CO2和3 mol H2，相當(dāng)于增大壓強的過程，平衡右移。

(1)該反應(yīng)容器容積可變，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，不論是否達(dá)到平衡，容器中的壓強始終不變，故a項不能判斷是否達(dá)到平衡，a錯誤；1molH—H鍵斷裂的同時會生成2molH—O鍵，如果2molH—O鍵也同時斷裂，則表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，b正確；若起始時僅加入反應(yīng)物，或按物質(zhì)的量之比為1∶1充入CO和H2，則不論反應(yīng)是否達(dá)到平衡，均有c(CO)＝c(H2)，故c項不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，c錯誤；該反應(yīng)未達(dá)到平衡時，容器的容積會發(fā)生變化，如果容器的容積不再變化，則表明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，d正確；正確選項bd。

(2)①實驗1中6min時反應(yīng)達(dá)到平衡，v(CO2)＝v(CO)＝（4-2.4）/(2×6) ＝0.13 mol·L－1·min－1；正確答案：0.13 mol·L－1·min－1 。

②由實驗1、2可知，實驗1中平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為（4-2.4）/4×100%＝40%，實驗2中平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為(2-1.6)/2×100%＝20%，說明升高溫度反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；實驗2中，CO與H2O均轉(zhuǎn)化了0.4mol，故平衡時H2O為0.6mol，CO為1.6 mol，H2與CO2均為0.4 mol，則平衡常數(shù)K＝＝＝0.17；正確答案：放； 0.17。

(3) a項，由于反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動，c(CH3OH)減小；b項，充入He(g)，各物質(zhì)濃度不變，平衡不移動，c(CH3OH)不變；c項，將H2O(g)從體系中分離出來，平衡正向移動，c(CH3OH)增大；d項，再充入1 mol CO2和3 mol H2，假設(shè)容器擴大一倍，達(dá)到平衡再壓縮，c(CH3OH)增大；正確選項cd。