Question

【題目】（1）下圖是某煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為，已知此反應(yīng)中生成1g氫氣需吸熱65.75kJ，它所對應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。

（2）向2L密閉容器中加入2molCO2、6molH2，在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟�，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

①該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是 （填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）

②下列敘述能說明容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。

A.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變 B.CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變

C.CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等 D.混合氣體的密度保持不變

（3）改變溫度，使反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0中的所有物質(zhì)都為氣態(tài)，起始溫度體積相同（T1℃、2L密閉容器）。反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：

	反應(yīng)時(shí)間	CO2(mol)	H2(mol)	CH3OH(mol)	H2O(mol)
反應(yīng)I恒溫恒容	0min	2	6	0	0
	10min		4.5
	20min	1
	30min			1
反應(yīng)II絕熱恒容	0min	0	0	2	2

到平衡時(shí)，反應(yīng)I、II對比，平衡時(shí)CH3OH的濃度c(I) c(II)（填“＞”“＜”或“=”）

反應(yīng)I，前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)= 。若30min時(shí)只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，則平衡 移動。（填“正向”“逆向”或“不”）。

Answer 1

【答案】（1）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ/mol

（2）①低溫 ②D

（3）① ＜②0.025mol·L―1min―1 不

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式可判斷氫氣是生成物，碳和水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和CO，已知反應(yīng)中生成1g氫氣需吸熱65.75kJ，則生成1mol氫氣即2個氫氣吸收的熱量是131.5kJ，因此它所對應(yīng)的熱化學(xué)方程式是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ/mol。

（2）①正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，則根據(jù)△G＝△H－T·△S＜0可知反應(yīng)應(yīng)該在低溫下自發(fā)進(jìn)行。

②A. 混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，由于只有反應(yīng)物是氣體，且二者的比值固定，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終保持不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯誤；B. 由于只有反應(yīng)物是氣體，且二者的比值固定，所以CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)始終保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯誤；C. CO2和H2是按照化學(xué)計(jì)量數(shù)之比充入反應(yīng)，則二的轉(zhuǎn)化率始終相等，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯誤；D. 密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中氣體質(zhì)量變化，容器容積不變，則混合氣體的密度保持不變可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確，答案選D。

（3）①Ⅰ、Ⅱ轉(zhuǎn)化到一邊完全一樣，則恒溫恒容為等效，又I為恒溫，Ⅱ為絕熱容器，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡時(shí)溫度比I中低，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此平衡時(shí)CH3OH的濃度c(I)＜c(II)。

②對反應(yīng)I，前10min內(nèi)消耗氫氣是1.5mol，則生成甲醇是0.5mol，其濃度是0.25mol/L，所以平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=0.25mol/L÷10min＝0.025 mol·L―1min―1。20min時(shí)，轉(zhuǎn)化的CO2為2mol-1mol=1mol，則生成的CH3OH為1mol，而30min時(shí)CH3OH為1mol，故20min時(shí)到達(dá)平衡，則

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始濃度（mol/L） 1 3 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡濃度（mol/L） 0.5 1.5 0.5 0.5

則K＝

若30min時(shí)只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，則此時(shí)濃度熵＝，因此平衡不移動。