Question

煤的液化是把固體煤炭通過化學加工過程，使其轉化成為液體燃料、化工原料和產品的先進潔凈煤技術．
（1）在2L的密閉容器中，由CO₂和H₂合成甲醇CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g），在其他條件不變的情況下，探究溫度對反應的影響，實驗結果如圖所示（注：T₂＞T₁均大于300℃）．
①溫度為T₂時，從反應開始到平衡，生成甲醇的平均反應速率為

 

②通過分析圖，可以得出溫度對反應CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）的影響可以概括為

 

③下列情形能說明上述反應已達到平衡狀態(tài)的是

 

（填序號）
a．體系壓強保持不變
b．密閉容器中CO₂、H₂、CH₃OH（g）、H₂O（g）4種氣體共存
c．CH₃OH與H₂物質的量之比為1：3
d．每消耗1mol CO₂的同時生成3molH₂
（2）在一定溫度下將3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
①該反應的化學平衡常數表達式K=

 

．
②已知在700℃時，該反應的平衡常數K₁=0.6，則該溫度下反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數K₂=

 

，反應

1

2

CO₂（g）+

1

2

H₂（g）?

1

2

CO（g）+

1

2

H₂O（g）的平衡常數K₃=

 

．（不要化簡成小數）
③已知在1 000℃時，該反應的平衡常數K₄為1.0，則該反應為

 

反應（填“吸熱”或“放熱”）．
④在1 000℃下，某時刻CO₂的物質的量為2.0mol，則此時v_正

 

v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．該溫度下反應達到平衡時，CO₂的轉化率為

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,用化學平衡常數進行計算,化學平衡狀態(tài)的判斷,化學平衡的計算

專題：

分析：（1）①根據反應速率v=

△c

△t

來計算即可；
②溫度能加快化學反應速率，能使化學平衡向著吸熱方向進行；
③根據化學平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來回答判斷；
（2）①該反應的化學平衡常數表達式K=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

；
②反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數K₂=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

；
反應

1

2

CO₂（g）+

1

2

H₂（g）?

1

2

CO（g）+

1

2

H₂O（g）的平衡常數K₃=

K1

；
③升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
④根據濃度商與平衡常數判斷反應方向，根據平衡常數計算反應的二氧化碳的量，再結合轉化率計算二氧化碳的轉化率．

解答： 解：（1）①溫度為T₂時，從反應開始到平衡，生成甲醇的平均反應速率v=

△c

△t

=

n(B)mol 2L

tBmin

=

nB

2tB

mol/（L?min），故答案為：

nB

2tB

mol/（L?min）；
②溫度能加快化學反應速率，能使化學平衡向著吸熱方向進行，T₂＞T₁，根據圖一，溫度升高，甲醇的物質的量減小，所以平衡逆向移動，即所以當其他條件一定時，對于該化學反應：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l），升高溫度，反應速率加快；當其他條件一定時，升高溫度，平衡逆向移動，
故答案為：當其他條件一定時，升高溫度，反應速率加快；當其他條件一定時，升高溫度，平衡逆向移動；
③a．該反應是一個反應前后氣體系數和變化的反應，當體系壓強保持不變，證明達到平衡，故a正確； 
b．密閉容器中CO₂、H₂、CH₃OH（g）、H₂O（g）4種氣體共存，只能證明是一個可逆反應，不能證明是平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．CH₃OH與H₂物質的量之比為1：3，不能證明達平衡狀態(tài)，故c錯誤；     
d．每消耗1mol CO₂的同時生成3molH₂，能證明正逆反應速率相等，故d正確；
故答案為：ad；
（2）①CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
反應的化學平衡常數表達式K=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

，故答案為：

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

；
②反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數K₂=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

1

K1

=

1

0.6

=1.67；
反應

1

2

CO₂（g）+

1

2

H₂（g）?

1

2

CO（g）+

1

2

H₂O（g）的平衡常數K₃=

K1

=

0.6

，
故答案為：1.67；

0.6

；
③在1 000℃時，該反應的平衡常數K₄為1.0，升高溫度平衡常數增大，平衡向正反應方向移動，說明正反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；
④CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應0.5     0.5      0.5    0.5
平衡1       0.5       0.5   0.5
濃度商=

0．52

1×0.5

=0.5＜1，則反應向正反應方向移動，所以v（正）＞v（逆）；
3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，則二氧化碳和氫氣的起始濃度分別為1.5mol/L、1mol/L，在1 000℃下，某時刻CO₂的物質的量為2.0mol，某時刻二氧化碳的濃度是1mol/L，
設該溫度下達到平衡時，反應的二氧化碳的物質的量濃度為x
    CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應x       x         x      x
平衡1.5-x  1-x        x      x

x2

(1.5-x)(1-x)

=1.0，x=0.6
二氧化碳的轉化率=

0.6mol/L

1.5mol/L

×100%=40%，
故答案為：＞；40%．

點評：本題目綜合考查學生對化學平衡移動的影響、化學平衡狀態(tài)的判斷、以及化學平衡的計算知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．