Question

1．在一定體積的密閉容器中，通入一定量的CO₂和H₂，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），測(cè)得CH₃OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖1．
（1）曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K₁＞K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）一定溫度下，在容積均為1L，且固定的兩個(gè)密閉容器中，按如下方式加入反應(yīng)物，一段時(shí)間后達(dá)到平衡．

容器	甲	乙
反應(yīng)物投入量	1molCO2，3mol H2	2mol CO2，6mol H2

若甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍，則：
①平衡后乙中的壓強(qiáng)（p_乙）和甲中的壓強(qiáng)（p_甲）關(guān)系為c
a．P_乙=2p_甲     b．P_乙＞2P_甲  c．P_乙＜2p_甲   d無(wú)法確定
②平衡后乙中CH₃OH（g）的濃度為b
a．等于0.8mol•L^-1   b．大于0.8mol•L^-1  c．小于0.8mol•L^-1  d．無(wú)法確定
（3）一定溫度下，此反應(yīng)若在恒壓容器中進(jìn)行，能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是bd；
a．容器中壓強(qiáng)不變  b．H₂的體積分?jǐn)?shù)不變  c．c（H₂）=3c（CH₃OH） 
d．容器中密度不變 e.2個(gè)C=O斷裂的同時(shí)有3個(gè)H-H斷裂
（4）若將反應(yīng)物CO₂改為CO，也能合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃（OH）（g）△H=-90.8kJ•mol^-1
如圖2是在容積為1L的恒容容器中，在230℃、250℃和270℃三種溫度下，H₂和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol）與CO的平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖．反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$；曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是270℃；若增大H₂的用量，該反應(yīng)的熱效應(yīng)最大值為略小于90.8kJ．

Answer 1

分析 （1）II平衡時(shí)間小于I，說(shuō)明II反應(yīng)速率大于I，且平衡時(shí)II中CH₃OH的物質(zhì)的量小于I，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則只能是升高溫度，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越��；
（2）①該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，體積相同，乙中各反應(yīng)物的起始物質(zhì)的量是甲的2倍，壓強(qiáng)乙大于甲，據(jù)此判斷；
②根據(jù)甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍，可計(jì)算得甲中平衡時(shí)CH₃OH（g）的濃度，乙中CH₃OH（g）的濃度大于甲中兩倍，據(jù)此判斷；
（3）根據(jù)正逆反應(yīng)速率相等，組成成分不變，以及反應(yīng)前后氣體體積變化的可逆反應(yīng)中的壓強(qiáng)等判斷反應(yīng)是否平衡；
（4）化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度的系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度的系數(shù)次冪之積，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響判斷曲線；可逆反應(yīng)不能完全正向進(jìn)行，據(jù)此判斷反應(yīng)熱．

解答 解：（1）II平衡時(shí)間小于I，說(shuō)明II反應(yīng)速率大于I，且平衡時(shí)II中CH₃OH的物質(zhì)的量小于I，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則只能是升高溫度，即II的溫度大于I，溫度越高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，導(dǎo)致化學(xué)平衡常數(shù)越小，所以K_Ⅰ＞K_Ⅱ，
故答案為：＞；
（2）①該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，體積相同，乙中各反應(yīng)物的起始物質(zhì)的量是甲的2倍，壓強(qiáng)乙大于甲，所以反應(yīng)乙正向進(jìn)行的程度大于反應(yīng)甲，所以P_乙＜2p_甲，
故選c；
②在甲容器中，
　　　      CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
起始（mol）　1　　　　3　　　　0　　　　　0
轉(zhuǎn)化（mol）　x        3x        x          x　
平衡（mol） 1-x      3-3x      x           x 
 根據(jù)甲中平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍，可得 1-x+3-3x+x+x=0.8×（3+1），x=0.4，所以CH₃OH的物質(zhì)的量為0.4mol，乙中的壓強(qiáng)大于甲，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，且乙的起始物質(zhì)的量是甲的兩倍，所以乙中CH₃OH（g）的濃度大于甲中兩倍，
故選b；
（3）a．此反應(yīng)若在恒壓容器中進(jìn)行，所以當(dāng)容器中壓強(qiáng)不變時(shí)，所以不能說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
b．H₂的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
c．c（H₂）=3c（CH₃OH），未說(shuō)明是正反應(yīng)還是逆反應(yīng)，所以不能說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
d．此反應(yīng)若在恒壓容器中進(jìn)行，反應(yīng)前后容器體積發(fā)生變化，氣體質(zhì)量不變，所以容器中密度不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
e.2個(gè)C=O斷裂的同時(shí)有3個(gè)H-H斷裂，都是指的正反應(yīng)速率，所以不能說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
故選bd；
根據(jù)正逆反應(yīng)速率相等，組成成分不變，以及反應(yīng)前后氣體體積變化的可逆反應(yīng)中的壓強(qiáng)等判斷反應(yīng)是否平衡；
（4）化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度的系數(shù)次冪之積除以反應(yīng)物濃度的系數(shù)次冪之積，根據(jù)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）可得K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率下降，Z線對(duì)應(yīng)的CO的轉(zhuǎn)化率最低，所以對(duì)應(yīng)的溫度為270℃，可逆反應(yīng)不能完全正向進(jìn)行，所以1molCO反應(yīng)放出的熱量最多為90.8kJ，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$；270℃；90.8．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性考查了影響平衡移動(dòng)的因素、平衡常數(shù)的表達(dá)式及平衡狀態(tài)的判斷等，側(cè)重于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用的考查，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和解決問(wèn)題的能力．