Question

（23分)工業上一般在恒容密閉容器中用H₂和CO生產燃料甲醇，反應方程式為CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H

（1）下表所列數據是反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250°C	300°C	350°C
K	2．041	0．270	0．012

①由表中數據判斷△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的轉化率為                    ，此時的溫度為              。

（2）在100℃ 壓強為0.1 MPa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的轉化率為50%，則100℃該反應的的平衡常數K=                      (用含a、V的代數式表示并化簡至最簡單的形式)。此時保持溫度容積不變，再向容器中充入a mol CH₃OH（g），平衡                        （向正反應方向、向逆反應方向）移動，再次達到新平衡時，CO的體積分數                   。（減小、增大、不變）

（3）要提高CO的轉化率，可以采取的措施是                 。

A．升溫     B．加入催化劑      C．增加CO的濃度    D．恒容充入H₂ 

E．恒壓充入惰性氣體      F．分離出甲醇

（4）判斷反應達到平衡狀態的依據是（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量不變 

D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發生變化

（5）300°C，在容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡的有關數據如下：

容器	甲	乙	丙
反應物投入量	1molCO、2moL H2	1molCH3OH	2molCH3OH
平衡 時的 數據	CH3OH濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應的能量變化	akJ	bkJ	ckJ
體系壓強（Pa）	p1	p2	p3
反應物轉化率	α1	α2	α3

請選擇正確的序號填空（不定項選擇）

①c₁、c₂、c₃的關系表達正確的為              

A．c₃>2c₁            B．c₁<c₃<2c₁            C．c₁=c₂  

②a、b、c的關系表達正確的為             

A．c<2|△H|         B．a+b=|△H|          C．c=2b  

③p₁、p₂、p₃的關系不正確的為             

A．p₁=p₂             B．p₂<p₃<2p₂            C．p₃>2p₂  

④α₁、α₂、α₃的關系表達不正確的為             

A．α₁=α₂              B．α₃<α₂              C．α₁+α₂=1   

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共23分）（1）①  <            ②80% ,    250^oC（1分）；

（2）V²/a²，    向逆方向反應，     減小； (3)DF   (4)CD    (5)AC  AB  C   A

【解析】（1）①根據表中數據可知，隨著溫度的升高，平衡常數是減小的。這說明升高溫度，平衡向逆反應方向進行，因此正反應是放熱反應，即△H小于0。

②達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則消耗CO是2mol－0.2mol/L×2L＝1.6mol，所以CO的轉化率是1.6÷2×100％＝80％。平衡時氫氣的濃度是1.4mol/L，甲醇是0.8mol/L，所以此時，因此溫度是250℃。

（2）消耗CO是0.5amol，則消耗氫氣就是amol，生成甲醇是0.5mol，則該溫度下反應的平衡常數是＝V²/a²；增大生成物的濃度，平衡向逆反應方向進行。amol甲醇相當于a mol CO與 2a mol H₂，則相當于壓縮容器容積，壓強增大，再次平衡時CO的含量應該是降低的。

（3）正反應是放熱的、體積減小的可逆反應，所以降低溫度或增大，均可以是平衡向正反應方向進行，CO的轉化率增大；催化劑不能平衡狀態，B不正確。增大CO濃度，CO的轉化率是降低的，C不正確。恒容充入H₂，平衡向正反應方向進行，CO的轉化率增大；恒壓充入惰性氣體，相當于降低壓強，CO的轉化率降低，分離出甲醇，降低生成物濃度，平衡向正反應方向進行，CO的轉化率增大，所以正確的答案選DF。

（4）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，所以選項D正確。選項A中反應速率的方向是相同的，速率之比是相應的化學計量數之比，因此A中的關系始終是成立，不正確。密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，C不正確。混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以C可以說明，答案選CD。

（5）①由于體積不變，而1mol甲醇相當于是1molCO、2moL H₂，2mol甲醇相當于是2molCO、4moL H₂，所以甲和乙中的平衡是等效的，即c₁=c₂ 。丙相當于在乙的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向進行，所以甲醇的濃度大于2c₁，所以答案選AC。

②甲和乙的反應是相反的，且平衡等效，所以a+b=|△H|；丙相當于在乙的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向進行，所以c<2|△H|，答案選AB。

③甲和乙中的平衡是等效的，則p₁=p₂；丙相當于在乙的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向進行，所以p₃<2p₂，所以答案選C。

④甲和乙的反應是相反的，且平衡等效，所以α₁+α₂=1；丙相當于在乙的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向進行，所以α₃<α₂，所以答案選A。