Question

6．甲醇汽油是由10%～25%的甲醇與其他化工原料、添加劑合成的新型車用燃料，可達到國標汽油的性能和指標．工業(yè)上合成甲醇一般采用下列反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=a kJ/mol，
下表是該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）：

溫度/℃	250	310	350
K	2.041	0.250	0.012

（1）由表中數(shù)據判斷，反應中a＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應達到平衡后，測得c（CO）=0.5mol•L^-1，則此時的溫度為310℃．
（3）在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應，各物質的濃度如下表：

時間/min/濃度mol/L	c（CO）	c（H2）	c（CH3OH）
0	0.8	1.6	0
2	0.6	1.2	0.2
4	0.3	0.6	0.5
6	0.3	0.6	0.5

①反應從2 min到4min之間，H₂的反應速率為0.3mol/（L•min）．
②反應達到平衡時CO的轉化率為62.5%．
③反應在第2min時改變了反應條件，改變的條件可能是A（填序號）．
A．使用催化劑 B．降低溫度 C．增加H₂的濃度
（4）向容積相同、溫度分別為T₁和T₂的兩個密閉容器中均充入1 molCO和2mol H₂，發(fā)生反應CO（g）+2 H₂（g）?CH₃OH（g）△H=a kJ/mol．恒溫恒容下反應相同時間后，分別測得體系中CO的百分含量分別為w₁和w₂；
已知T₁＜T₂，則ω₁Dω₂（填序號）．
A．大于  B．小于  C．等于   D．以上都有可能．

Answer 1

分析 （1）溫度升高，K值減小，平衡向左移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動；
（2）開始c（CO）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、c（H₂）=$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡時c（CO）=0.5mol•L^-1，
                 CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L）1             3               0
反應（mol/L）0.5          1               0.5
平衡（mol/L）0.5          2               0.5
先計算化學平衡常數(shù)K，再根據K判斷溫度；
（3）①v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$；
②反應達到平衡時CO的轉化率=$\frac{參加反應的c（CO）}{反應初始c（CO）}$×100%；
③2～4min內的反應速率大于0～2min 內的反應速率，且反應物濃度減少、生成物濃度增加；
（4）如果時間很短，未充分反應，則溫度高的反應快；如果充分反應后，溫度高的，因為平衡向左移動，CO量較多．

解答 解：（1）溫度升高，K值減小，平衡向左移動，升高溫度平衡向吸熱方向移動，所以負反應吸熱，故正反應放熱，所以△H＜0，即a＜0，故答案為：＜；
（2）開始c（CO）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、c（H₂）=$\frac{6mol}{2L}$=3mol/L，平衡時c（CO）=0.5mol•L^-1，
                 CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L）1             3               0
反應（mol/L）0.5          1               0.5
平衡（mol/L）0.5          2               0.5
化學平衡常數(shù)K=$\frac{0.5}{0.5×{2}^{2}}$=0.25，為310℃的平衡常數(shù)，
故答案為：310；
（3）①v（H₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.2-0.6}{2}$mol/（L．min）=0.3mol/（L•min）
故答案為：0.3mol/（L•min）；
②反應達到平衡時CO的轉化率=$\frac{參加反應的c（CO）}{反應初始c（CO）}$×100%=$\frac{（0.8-0.3）mol/L}{0.8mol/L}$×100%=62.5%，
故答案為：62.5%；
③2～4min內的反應速率大于0～2min 內的反應速率，且反應物濃度減少、生成物濃度增加，所以改變的條件是加入催化劑，
故答案為：A；
（4）如果時間很短，未充分反應，則溫度高的反應快，CO量少；如果充分反應后，溫度高的，因為平衡向左移動，CO量較多，所以都有可能，故選D．

點評 本題考查化學平衡計算及外界條件對化學平衡移動影響，側重考查學生分析判斷及計算能力，正確分析表中數(shù)據的變化及引起變化的原因是解本題關鍵，難點是（4）判斷，很多同學往往不考慮沒有充分反應時間段而導致錯誤判斷，題目難度中等．