Question

開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面．
（1）由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已進入大規(guī)模生產(chǎn)．如采取以CO和H₂為原料合成乙醇，化學(xué)反應(yīng)方程式：2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）若密閉容器中充有10mol CO與20mol H₂，在催化劑作用下反應(yīng)生成乙醇：CO的轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示．

①若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態(tài)，此時在A點時容器的體積為10L，則該溫度下的平衡常數(shù)：K=

 

；
②若A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài)，則自反應(yīng)開始到達平衡狀態(tài)所需的時間t_A

 

t_C（填“＜”，“＞”，“=”）．
（2）目前工業(yè)上也可以用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）△H＜0若將6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如右圖所示（實線）．

①請在答題卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時間變化曲線．
②僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗，測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示，曲線I對應(yīng)的實驗條件改變是

 

，曲線Ⅱ?qū)��?yīng)的實驗條件改變是

 

．

Answer 1

考點：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：

分析：（1）①求出平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達式計算得到答案；
②根據(jù)圖象中，外界條件的不同，比較化學(xué)反應(yīng)速率，從而得到答案；
（2）①曲線I與原曲線相比達到平衡的時間減少，說明反應(yīng)速率快，而平衡時氫氣的物質(zhì)的量增加，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，由于正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，所以改變的條件只能是升高溫度；曲線Ⅱ與原曲線相比達到平衡的時間減少，說明反應(yīng)速率快，而平衡時氫氣的物質(zhì)的量減少，這說明平衡向正反應(yīng)方向移動，由于正方應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng)，所以改變的條件只能是增大壓強；
②根據(jù)圖象可知平衡時氫氣的物質(zhì)的量是2mol，消耗氫氣的物質(zhì)的量是8mol-2mol=6mol，所以根據(jù)方程式可知平衡時生成甲醇的物質(zhì)的量是2mol，據(jù)此畫出圖象．

解答： 解：（1）①2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）
起始濃度（mol/L） 1     2          0        0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）0.5    1.0       0.25    0.25
平衡濃度（mol/L）0.5    1.0       0.25    0.25
根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值可知，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

0.25×0.25

0．52×1．04

=0.25，故答案為：0.25；
②根據(jù)圖象可知，C點溫度和壓強均大于A點溫度和壓強，所以C點反應(yīng)速率快，達到平衡的時間少，故答案為：＞；
（2）①根據(jù)圖象可知平衡時氫氣的物質(zhì)的量是2mol，消耗氫氣的物質(zhì)的量是8mol-2mol=6mol，所以根據(jù)方程式可知平衡時生成甲醇的物質(zhì)的量是2mol，因此圖象可表示為：，故答案為：；
②曲線I與原曲線相比達到平衡的時間減少，說明反應(yīng)速率快，而平衡時氫氣的物質(zhì)的量增加，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，由于正方應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，所以改變的條件只能是升高溫度，即正方應(yīng)是放熱反應(yīng)；曲線Ⅱ與原曲線相比達到平衡的時間減少，說明反應(yīng)速率快，而平衡時氫氣的物質(zhì)的量減少，這說明平衡向正反應(yīng)方向移動，由于正方應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng)，所以改變的條件只能是增大壓強，故答案為：升高溫度、加壓．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)及其計算等，難度中等，注意基礎(chǔ)知識理解掌握，注意掌握三段式解題法．