Question

（23分)工業(yè)上一般在恒容密閉容器中用H₂和CO生產(chǎn)燃料甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H

（1）下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）。

溫度	250°C	300°C	350°C
K	2．041	0．270	0．012

①由表中數(shù)據(jù)判斷△H              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(yīng)后，達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為                    ，此時的溫度為              。

（2）在100℃ 壓強為0.1 MPa條件下,容積為V L某密閉容器中a mol CO與 2a mol H₂在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則100℃該反應(yīng)的的平衡常數(shù)K=                      (用含a、V的代數(shù)式表示并化簡至最簡單的形式)。此時保持溫度容積不變，再向容器中充入a mol CH₃OH（g），平衡                        （向正反應(yīng)方向、向逆反應(yīng)方向）移動，再次達到新平衡時，CO的體積分?jǐn)?shù)                   。（減小、增大、不變）

（3）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是                 。

A．升溫     B．加入催化劑      C．增加CO的濃度    D．恒容充入H₂ 

E．恒壓充入惰性氣體      F．分離出甲醇

（4）判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填字母序號，下同）                      。

   A．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等              

B．混合氣體的密度不變

   C．混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變 

D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化

（5）300°C，在容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達到平衡的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1molCO、2moL H2	1molCH3OH	2molCH3OH
平衡 時的 數(shù)據(jù)	CH3OH濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	akJ	bkJ	ckJ
體系壓強（Pa）	p1	p2	p3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

請選擇正確的序號填空（不定項選擇）

①c₁、c₂、c₃的關(guān)系表達正確的為              

A．c₃>2c₁            B．c₁<c₃<2c₁            C．c₁=c₂  

②a、b、c的關(guān)系表達正確的為             

A．c<2|△H|         B．a(chǎn)+b=|△H|          C．c=2b  

③p₁、p₂、p₃的關(guān)系不正確的為             

A．p₁=p₂             B．p₂<p₃<2p₂            C．p₃>2p₂  

④α₁、α₂、α₃的關(guān)系表達不正確的為             

A．α₁=α₂              B．α₃<α₂              C．α₁+α₂=1   

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共23分）（1）①  <            ②80% ,    250^oC（1分）；

（2）V²/a²，    向逆方向反應(yīng)，     減��； (3)DF   (4)CD    (5)AC  AB  C   A

【解析】（1）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)是減小的。這說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進行，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H小于0。

②達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則消耗CO是2mol－0.2mol/L×2L＝1.6mol，所以CO的轉(zhuǎn)化率是1.6÷2×100％＝80％。平衡時氫氣的濃度是1.4mol/L，甲醇是0.8mol/L，所以此時，因此溫度是250℃。

（2）消耗CO是0.5amol，則消耗氫氣就是amol，生成甲醇是0.5mol，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)是＝V²/a²；增大生成物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向進行。amol甲醇相當(dāng)于a mol CO與 2a mol H₂，則相當(dāng)于壓縮容器容積，壓強增大，再次平衡時CO的含量應(yīng)該是降低的。

（3）正反應(yīng)是放熱的、體積減小的可逆反應(yīng)，所以降低溫度或增大，均可以是平衡向正反應(yīng)方向進行，CO的轉(zhuǎn)化率增大；催化劑不能平衡狀態(tài)，B不正確。增大CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率是降低的，C不正確。恒容充入H₂，平衡向正反應(yīng)方向進行，CO的轉(zhuǎn)化率增大；恒壓充入惰性氣體，相當(dāng)于降低壓強，CO的轉(zhuǎn)化率降低，分離出甲醇，降低生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向進行，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以正確的答案選DF。

（4）在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，所以選項D正確。選項A中反應(yīng)速率的方向是相同的，速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，因此A中的關(guān)系始終是成立，不正確。密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，C不正確。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，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以C可以說明，答案選CD。

（5）①由于體積不變，而1mol甲醇相當(dāng)于是1molCO、2moL H₂，2mol甲醇相當(dāng)于是2molCO、4moL H₂，所以甲和乙中的平衡是等效的，即c₁=c₂ 。丙相當(dāng)于在乙的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向進行，所以甲醇的濃度大于2c₁，所以答案選AC。

②甲和乙的反應(yīng)是相反的，且平衡等效，所以a+b=|△H|；丙相當(dāng)于在乙的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向進行，所以c<2|△H|，答案選AB。

③甲和乙中的平衡是等效的，則p₁=p₂；丙相當(dāng)于在乙的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向進行，所以p₃<2p₂，所以答案選C。

④甲和乙的反應(yīng)是相反的，且平衡等效，所以α₁+α₂=1；丙相當(dāng)于在乙的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向進行，所以α₃<α₂，所以答案選A。