Question

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，反應方程式為：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H
（1）如表所列數(shù)據(jù)是反應在不同溫度下的化學平衡常數(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0.1MPa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生成甲醇，達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則100℃該反應的平衡常數(shù)K=

 

（用含a、V的最簡代數(shù)式表示）．此時保持溫度容積不變，再向容器中充入a mol CH₃OH（g），平衡

 

（填“正向”或“逆向”）移動，再次達到新平衡時，CO的濃度將

 

．（填“減小”或“增大”或“不變”）
（3）判斷反應達到平衡狀態(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．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）①根據(jù)溫度升高，K減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動；
②根據(jù)起始量和平衡量計算轉(zhuǎn)化率，根據(jù)平衡濃度計算平衡常數(shù)，以此判斷溫度；
（2）根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式計算，根據(jù)平衡移動的影響判斷移動方向；
（3）反應達到平衡時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生改變，由此衍生的一些物理量也不再發(fā)生變化．

解答： 解：（1）①溫度升高，K減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應，故答案為：＜；
 ②達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則轉(zhuǎn)化的CO的物質(zhì)的量為2.0mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為

1.6mol

2.0mol

×100%=80%，則
       CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始：1mol/L      3mol/L            0
轉(zhuǎn)化：0.8mol/L   1.6mol/L          0.8mol/L
平衡：0.2mol/L   1.4mol/L          0.8mol/L
所以：k=

0.8mol/L

0.2mol/L×(1.4mol/L)2

=2.041（mol/L）^-2，溫度應為250℃，
故答案為：80%；250℃；
（2）
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）：

a

V

     

2a

V

        O
轉(zhuǎn)化（mol/L）：0.5×

a

V

    

a

V

       0.5×

a

V

平衡（mol/L）：0.5×

a

V

    

a

V

       0.5×

a

V

k=

0.5× a V

0.5× a V ×( a V )2

=

V2

a2

，
再向容器中充入a mol CH₃OH（g），生成物濃度增大，平衡向逆反應方向移動，再次達到新平衡時，雖然CO的物質(zhì)的量增多，但比總物質(zhì)的量的增多要小，CO的體積分數(shù)反而減小，
故答案為：

V2

a2

；逆向；減��；
（3）A．無論是否達到平衡狀態(tài)，生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，故A錯誤；
B．無論是否達到平衡狀態(tài)，氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，則混合氣體的密度不變，故B錯誤；
C．反應前后物質(zhì)的量變化，質(zhì)量守恒，混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確．
故答案為：CD．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡的計算，平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)的計算與運用以及等效平衡問題，題目難度較大．