Question

【題目】工業(yè)上，煤的氣化和液化是高效、清潔、綜合利用煤炭的重要途徑。

（1）一定條件下，將C(s)和H2O(g)分別加入甲、乙兩個(gè)密閉容器發(fā)生反應(yīng)：C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH1＞0，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器	容積/L	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol
			C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	3	4	3.2
乙	1	T2	1.5	2	1.2

①T1___T2(填“＞、＜或=”)。

②T1時(shí)達(dá)到平衡后再加入1molH2O(g)，達(dá)到新平衡后H2(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)___(填“增大”“不變”或“減小”)；T2時(shí)，若起始時(shí)乙容器中加入1.5molC(s)、1.2molH2O(g)、0.5molCO2(g)、1.4molH2(g)，此時(shí)v正___v逆(填“＞、＜或=”)。

（2）煤液化時(shí)發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2，在10L恒容密閉容器中按物質(zhì)的量之比1:2充入CO和H2，測(cè)得CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，200℃時(shí)，n(H2)隨時(shí)間的變化如下表所示：

t/min	0	1	3	5
n(H2)/mol	8.0	5.4	4.0	4.0

①ΔH2___0(填“＞、＜或=”)。

②下列說(shuō)法正確的是___(填標(biāo)號(hào))。

a.溫度越高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)越大

b.達(dá)平衡后再充入稀有氣體，CO的轉(zhuǎn)化率提高

c.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到最大限度

d.圖中壓強(qiáng)P1＜P2

③0-3min內(nèi)用CH3OH表示的反應(yīng)速率v(CH3OH)=___mol/(L·min)（結(jié)果保留兩位有效數(shù)值）。

④200℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___。向上述200℃達(dá)到平衡的恒容密閉容器中再加入2molCO、2molH2、2molCH3OH，保持溫度不變，則化學(xué)平衡___(填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)。

Answer 1

【答案】＞ 減小 ＞ ＜ cd 0.067 6.25 正向

【解析】

(1)①甲、乙中水蒸氣濃度相等，只有溫度不同，該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，則生成的氫氣越多，甲中氫氣物質(zhì)的量大于乙中2倍，說(shuō)明甲的溫度高；

②T1時(shí)達(dá)到平衡后再加入1molH2O(g)，容器的體積不變，等效于加壓過(guò)程，平衡逆向移動(dòng)；T2時(shí)，利用三段式可求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；利用濃度商Qc與平衡常數(shù)K的大小關(guān)系，判定平衡移動(dòng)方向，得出v正與v逆的關(guān)系；

(2)①隨溫度的升高CO轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明平衡向著逆反應(yīng)方向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

②根據(jù)外界條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響規(guī)律、外界條件對(duì)平衡常數(shù)的影響規(guī)律、平衡狀態(tài)的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合分析；

③結(jié)合圖表信息，根據(jù)進(jìn)行計(jì)算；

④200℃時(shí)，利用三段式可求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)；根據(jù)濃度熵Qc與平衡常數(shù)K的大小關(guān)系，判定平衡移動(dòng)方向。

(1)①甲、乙中水蒸氣濃度相等，只有溫度不同，該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，則生成的氫氣越多，甲中氫氣物質(zhì)的量大于乙中2倍，說(shuō)明甲的溫度高，則T1＞T2；

②T1時(shí)達(dá)到平衡后再加入1molH2O(g)，平衡正向移動(dòng)，但與原平衡相比，相當(dāng)于增加壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，所以達(dá)到新平衡后H2(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小；

T2時(shí)，利用三等式可求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)，有

化學(xué)平衡常數(shù)；若起始時(shí)乙容器中加入1.5molC(s)、1.2molH2O(g)、0.5molCO2(g)、1.4molH2(g)，濃度商，濃度商Qc<平衡常數(shù)K，平衡正向移動(dòng)，則v正＞v逆；

(2)①隨溫度的升高CO轉(zhuǎn)化率降低，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此ΔH2＜0；

②a．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此溫度越高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)越小，a錯(cuò)誤；

b．在恒容容器中，達(dá)平衡后再充入稀有氣體，反應(yīng)物濃度不變，CO的轉(zhuǎn)化率不變，b錯(cuò)誤。

c．正反應(yīng)體積減小，則容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到最大限度，即達(dá)到平衡狀態(tài)，c正確；

d．正反應(yīng)體積減小，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，CO轉(zhuǎn)化率增大，所以圖中壓強(qiáng)P1＜P2，d正確；

答案選cd；

③0-3min內(nèi)消耗氫氣是4mol，生成甲醇是2mol，其濃度為0.2mol/L，則用甲醇表示的反應(yīng)速率

④200℃時(shí)，利用三等式可求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)，有：

所以200℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)；

向上述200℃達(dá)到平衡的恒容密閉容器中再加入2molCO、2molH2、2molCH3OH，此時(shí)CO、H2、CH3OH的濃度變?yōu)?/span>0.4mol·L－1、0.6mol·L－1、0.4mol·L－1；保持溫度不變，此時(shí)濃度熵，小于平衡常數(shù)，則化學(xué)平衡正向移動(dòng)。