Question

如圖是煤化工產業鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題：
（1）已知該產業鏈中某反應的平衡常數表達式為：K=，它所對應反應的化學方程式是    ．
（2）合成甲醇的主要反應是：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）+90.8kJ，t℃下此反應的平衡常數為160．此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H₂，反應l0min后測得各組分的濃度如下：

物質	H2	CO	CH3OH
濃度（mol/L）	0.2	0.1	0.4

①該時間段內反應速率v（H₂）=   
②比較此時正、逆反應速率的大�。簐_正    v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）
③反應達到平衡后，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡向    （填“逆向”、“正向”或“不”）移動，平衡常數K    （填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）固氮是科學家致力研究的重要課題．自然界中存在天然的大氣固氮過程：N₂（g）+O₂（g）→2NO （g）-180.8kJ，工業合成氨則是人工固氮．
分析兩種固氮反應的平衡常數，下列結論正確的是    ．

反應	大氣固氮		工業固氮
溫度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

A．常溫下，大氣固氮很難進行，而工業固氮卻能非常容易進行
B．模擬大氣固氮應用于工業上的意義不大
C．工業固氮時溫度越低，氮氣與氫氣反應越完全
D．K越大說明合成氨反應的速率越大．

Answer 1

【答案】分析：（1）化學平衡常數指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時，各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫方程式；
（2）①根據v=計算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（H₂）；
②計算此時的濃度商Qc，與平衡常數相比判斷反應進行方向，據此判斷速率大��；
③容器的體積縮小一半，壓強增大，平衡向體積減小的方向移動；平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變；
（3）A、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應進行的難易程度無關；
B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業生成，產率很��；
C、合成氨是放熱反應，溫度越低，有利于平衡向正反應移動，反應的轉化率越高；
D、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應速率無關．
解答：解：（1）平衡表達式為：K=，生成物為CO、H₂，反應物含有H₂O，三者化學計量數分別為1、1、1，根據元素守恒，故另一反應物為固體C，反應中它所對應反應的化學方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）①由表中數據可知，l0min內甲醇的濃度變化為0.4mol/L，故v（CH₃OH）==0.04mol/（L?min），速率之比等于化學計量數之比，故v（H₂）=2v（CH₃OH）=2×0.04mol/（L?min）=0.08mol/（L?min），故答案為：0.08mol/（L?min）；
②10min時，CO的濃度為0.1mol/L，氫氣的濃度為0.2mol/L，甲醇的濃度為0.4mol/L，故此時的濃度商Qc==100，小于平衡常數160，故反應向正反應進行，故v_正＞v_逆，
故答案為：＞；
③容器的體積縮小一半，壓強增大，平衡向體積減小的方向移動，故平衡向正反應移動；
平衡常數只受溫度影響，與壓強無關，溫度不變，平衡常數不變；
故答案為：正向；不變；
（3）A、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應進行的難易程度無關，故A錯誤；
B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業生成，產率很小，沒有實際意義，故B正確；
C、合成氨是放熱反應，溫度越低，有利于平衡向正反應移動，反應的轉化率越高，反應越完全，故C正確；
D、化學平衡常數說明反應進行的徹底程度問題，與反應速率無關，故D錯誤；
故答案為：BC．
點評：本題考查化學平衡常數及影響因素、意義，反應速率計算等，難度中等，（1）中判斷有固體碳參加反應是關鍵，注意化學平衡常數大小說明反應進行程度，與反應難易無關、與反應速率無關．