Question

11．工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
（1）下列各項中，不能夠說明該反應已達到平衡的是d（填序號）．
a．恒溫、恒容條件下，容器內的壓強不發(fā)生變化
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變
d．一定條件下，單位時間內消耗1mol CO，同時生成1mol CH₃OH
（2）如圖是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線．
①該反應的焓變△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K₁＞K₂
③若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是b．
a．升高溫度            b．將CH₃OH（g）從體系中分離
c．使用合適的催化劑    d．充入He，使體系總壓強增大．

Answer 1

分析 （1）可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數(shù)之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（2）①根據(jù)溫度對化學平衡的影響來回答，先拐先平溫度高T₂＞T₁，CO轉化率減小，說明升溫平衡逆向進行；
②溫度對化學平衡常數(shù)的影響和反應的吸放熱有關，平衡逆向進行平衡常數(shù)減小；
③化學平衡正向移動可增加甲醇產率；

解答 解：（1）a．由方程式可以看出，反應前后氣體的物質的量不相等，只有達到平衡狀態(tài)，容器壓強不發(fā)生變化，能判斷反應達到平衡狀態(tài)，故a不符合；
b．一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，即正逆反應速率相等，所以能判斷反應達到平衡狀態(tài)，故b不符合；
c、一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變是平衡的標志，故c不符合；
d、一定條件下，單位時間內消耗1molCO，同時生成1mol CH₃OH，只能表明正反應速率，不能表示正逆反應速率相等，故d符合．
故答案為：d．
（2）①反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）中，反應向右進行，一氧化碳的轉化率增大，溫度升高，化學平衡向著吸熱方向進行，根據(jù)圖中的信息可以知道先拐先平溫度高：T₂＞T₁，溫度越高CO轉化率越小，說明升溫平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，所以正反應是放熱反應，△H＜0，
故答案為：＜；
②對于放熱反應，溫度越高，平衡逆向進行化學平衡常數(shù)越小，因為圖象分析可知T₂＞T₁，所以K₁＞K₂，
故答案為：＞；
③a、若容器容積不變，升高溫度，反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡逆向移動，甲醇產率降低，故a錯誤；
b、將CH₃OH（g）從體系中分離，反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡正向移動，甲醇產率增大，故b正確；
c、使用合適的催化劑不會引起化學平衡的移動，甲醇的轉化率不變，故c錯誤；
d、若容器容積不變，充入He，使體系總壓強增大，單質各組分的濃度不變，化學平衡不移動，甲醇的轉化率不變，故d錯誤；
故答案為：b；

點評 本題是一道關于化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡的移動影響因素，平衡狀態(tài)的判斷方法，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度中等．