Question

制甲醇所需要的H₂，可用下列反應(yīng)制�。篐₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）在容積為2L的密閉容器中，充入CO和H₂O（g），在其他條件不變的情況下，考查溫度對(duì)反應(yīng)的影響，試樣結(jié)果如圖1所示．

①下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

 

A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．該反應(yīng)在T₂時(shí)的平衡常數(shù)比T₁時(shí)的小
C．選擇合適催化劑以提高H₂的產(chǎn)率D．溫度為T₂時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始到平衡，生成H₂的平均速率為ν（H₂）=

nB

2tB

mol?L^-1?min^-1
②在T₁溫度時(shí)，將2mol CO和4mol H₂O（g）充入該密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO與H₂的物質(zhì)的量濃度相等則此條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：濃度、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：①A、根據(jù)H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱利用蓋斯定律，寫出由CO₂和H₂合成甲醇的熱化學(xué)方程式，再據(jù)此判斷；
B、根據(jù)反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的熱量的變化，并由此判斷溫度變化時(shí)平衡移動(dòng)的方向，再判斷平衡常數(shù)的變化；
C、催化劑不能改變化學(xué)平衡；
D、依據(jù)圖象分析甲醇的平衡物質(zhì)的量和時(shí)間，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算消耗氫氣的物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)速率概念計(jì)算得到；
②根據(jù)化學(xué)平衡三段式計(jì)算各組分濃度，根據(jù)平衡常數(shù)概念公式計(jì)算平衡常數(shù)值．

解答： 解：①A、依據(jù)圖象分析T₂先達(dá)到平衡則T₂＞T₁，由溫度升高反應(yīng)速率增大可知T₂的反應(yīng)速率大于T₁，又溫度高時(shí)平衡狀態(tài)CH₃OH的物質(zhì)的量少，則說(shuō)明可逆反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B、依據(jù)圖象分析T₂先達(dá)到平衡則T₂＞T₁，由溫度升高反應(yīng)速率增大可知T₂的反應(yīng)速率大于T₁，又溫度高時(shí)平衡狀態(tài)CH₃OH的物質(zhì)的量少，則說(shuō)明可逆反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)在T₂時(shí)的平衡常數(shù)比T₁時(shí)的小，故B正確；
C、催化劑不影響化學(xué)平衡的移動(dòng)，即不能改變氫氣轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)誤；
D、B過(guò)程依據(jù)圖象分析，在t_B達(dá)到平衡時(shí)生成甲醇n_Bmol，依據(jù)化學(xué)方程式CO₂+3H₂=CH₃OH+H₂O，消耗氫氣物質(zhì)的量為3n_Bmol，用H₂表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率=

3nBmol 2L

tBmin

=

3nB

2tB

mol/L?min，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B；
②對(duì)應(yīng)反應(yīng)    H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始（mol/L） 2       1        0       0
變化（mol/L） a       a        a       a
平衡（mol/L） 2-a     1-a      a       a
由于反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO與H₂的物質(zhì)的量濃度相等，即1-a=a，解得a=0.5，
平衡常數(shù)K=

c(CO2)?c(H2)

c(H2O)?c(CO)

=

0.5×0.5

1.5×0.5

=

1

3

，故答案為：

1

3

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)、影響平衡的因素、化學(xué)平衡的計(jì)算等內(nèi)容，考查的點(diǎn)較多，知識(shí)夸度大，對(duì)學(xué)生來(lái)講有一定的難度．