Question

16．利用水煤氣合成甲醇是煤液化的一種重要方法，其反應的熱化學方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l）△H=-90.8kJ•mol^-1，在容積為1L的恒容密閉容器中，充入一定量CO和H₂，測得CO和H₂的物質的量的變化曲線如圖所示．
（1）下列能說明反應達到平衡狀態的標志是CD
A．生成1molO一H鍵的同時斷裂2molH-H鍵
B.2v（CO）=v（H₂）
C．CO的含量不再發生變化
D．混合氣體的密度不再發生變化
（2）圖中a線代表的物質是H₂．前4s內用CO表示的平均反應速率是0.5mol/（L•s）
（3）某同學研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規律，測得在CO的平衡轉化率如圖．
①圖中曲線Z對應的溫度是270℃．
②增大H₂和CO的起始組成比，反應放出的熱量將（填“增多”“減少”或“不變”）
③270℃下，上述反應的化學平衡常數K₁=4．其他條件均相同，若在容積為2L的容器中進行上述反應，則此時的化學平衡常數K₂=（填“＞”“＜“或“=”）K₁．

Answer 1

分析 （1）達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量都不再發生變化，據此進行判斷；
（2）根據曲線a、b的物質的量變化判斷a曲線代表的物質；
（3）①根據溫度對該反應的影響判斷Z對應的溫度；
②增大氫氣和一氧化碳的比例，則平衡向著正向移動；
③利用三段式列式計算出平衡常數；容積不影響化學平衡常數．

解答 解：（1）A．生成1molO一H鍵的同時斷裂2molH-H鍵，表示的都是正反應速率，無法判斷正逆反應速率是否相等，故A錯誤；
B.2v（CO）=v（H₂），沒有指出正逆反應速率，則無法判斷是否達到平衡狀態，故B錯誤；
C．CO的含量不再發生變化，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故C正確；
D．該反應是氣體質量發生變化的反應，容器的容積不變，則混合氣體的密度不再發生變化，說明各組分的濃度不再變化，已經達到平衡狀態，故D正確；
故答案為：CD；
（2）根據曲線變化可知，a曲線達到平衡時物質的量變化為：6mol-2mol=4mol，b曲線的物質的量變化為：3mol-1mol=2mol，根據反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l）可知a曲線表示的是H₂，則b曲線表示的是CO，4s內用CO表示的平均反應速率為：v（CO）=$\frac{\frac{2mol}{1L}}{4s}$=0.5mol/（L•s），
故答案為：H₂；0.5mol/（L•s）；
（3）①由于該反應為放熱反應，溫度越高CO的轉化率越小，所以曲線Z為270℃，
故答案為：270℃；
②增大H₂和CO的起始組成比時，平衡正向移動，放出熱量增多，
故答案為：增大；
③由圖象可知當270℃時，CO的轉化率為50%，n（H₂）：n（CO）=1.5，則
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）
起始（mol/L） 1       1.5      0
轉化（mol/L） 0.5     1        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5      0.5
K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5}{0.5×0．{5}^{2}}$=4；
其他條件均相同，若在容積為2L的容器中進行上述反應，由于溫度不變，則該反應的平衡常數不變，即：K₂=K₁，
故答案為：4；=．

點評 本題考查了化學平衡常數的計算、化學平衡狀態的判斷，題目難度中等，明確化學平衡的影響因素為解答關鍵，注意掌握化學平衡常數、化學反應速率的計算方法，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．