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【题目】工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0.500℃,5MPa条件下,将0.20mol CO与0.58mol H2的混合气体充入2L恒容密闭容器发生反应,反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示
(1)利用△H﹣T△S判断,该反应在条件下自发进行(填“高温”“低温”、或“任何温度”).
(2)计算500℃时该反应的平衡常数K= . CO 的平衡转化率为
(3)下列措施可增大甲醇产率的是 . A.压缩容器体积 B.将CO(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入0.20mol CO和0.58mol H2
(4)可判断可逆反应达到平衡状态的依据是 . A.v(CO)=2v(H2
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.容器中CO、H2、CH3OH的物质的量之比为1:2:1
E.混合气体压强不再随时间变化而变化
(5)若其它条件不变,使反应在300℃下进行,在上图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图.

【答案】
(1)低温
(2)4;20%
(3)A、D
(4)C、D
(5)
【解析】解:(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0,300℃,该反应的反应物有3mol气体,生成物有1mol气体,所以△S<0,反应自发进行△H﹣T△S<0,故低温下满足△H﹣T△S<0, 所以答案是:低温;(2)500℃,5MPa条件下,将0.20mol CO与0.58mol H2的混合气体充入2L恒容密闭容器发生反应,图像中达到平衡状态甲醇浓度为0.02mol/L,

CO(g)+

2H2(g)

CH3OH(g)

△H<0

起始量(mol/L)

0.10

0.29

0

变化量(mol/L)

0.02

0.04

0.02

平衡量(mol/L)

0.08

0.25

0.02

平衡常数K= =v=4,
CO转化率= ×100%= =20%,
所以答案是:4,20%;(3)A、对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反应物气体体积大于生成物,压缩容器体积时,压强增大,平衡正向移动,可增加甲醇产率,A正确; B、分离出CO,平衡逆向移动可减少甲醇产率,故B错误; C、充入He,不影响各气体的分压,平衡不移动,不能增加甲醇产率,故C错误; D、体积不变,再充入0.20mol CO和0.58mol H2反应物气体,平衡正向移动,可增加甲醇产率,故D正确.故选AD;所以答案是:AD;(4)可逆反应达到平衡状态的依据是正逆反应速率相同,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H<0,反应是气体体积较小的放热反应, A.2v(CO)=v(H2)说明氢气正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,v(CO)=2v(H2)不能说明反应达到平衡状态,故A错误; B.反应前后气体质量不变,容器体积不变,反应过程中密度不变,混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡,故B错误; C.反应前后气体物质的量减小,质量守恒,混合气体的平均相对分子质量增大,混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态,故C正确; D.容器中CO、H2、CH3OH的物质的量之比为1:2:1,符合反应之比,但不能说明正逆反应速率相同,故D错误; E.发邀请函气体物质的量发生变化,当混合气体压强不再随时间变化而变化说明反应达到平衡状态,故E正确;所以答案是:CE;(5)温度降低,反应速率减慢,达到平衡时间长.正反应放热,降温时平衡正向移动,平衡时甲醇浓度比500℃高,可得右图: ,所以答案是:
【考点精析】通过灵活运用反应热和焓变和化学平衡状态本质及特征,掌握在化学反应中放出或吸收的热量,通常叫反应热;化学平衡状态的特征:“等”即 V正=V逆>0;“动”即是动态平衡,平衡时反应仍在进行;“定”即反应混合物中各组分百分含量不变;“变”即条件改变,平衡被打破,并在新的条件下建立新的化学平衡;与途径无关,外界条件不变,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,都可建立同一平衡状态(等效)即可以解答此题.

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编号

温度

压强

c(CO)

c(H2O)

530℃

3MPa

1.0molL﹣1

3.0molL﹣1

X

Y

1.0molL﹣1

3.0molL﹣1

630℃

5MPa

1.0molL﹣1

3.0molL﹣1

①请依据实验曲线图补充完整表格中的实验条件:X=℃,Y=MPa.
②实验Ⅲ从开始至平衡,其平均反应速度率v (CO)=molL﹣1min﹣1
③实验Ⅱ达平衡时CO的转化率实验Ⅲ达平衡时CO的转化率(填“大于”、“小于”或“等于”).
④在530℃时,平衡常数K=1,若往10L容器中投入2.0mol CO(g)、2.0mol H2O(g)、1.0mol CO2(g)、1.0mol H2(g),此时化学反应将(填“正向”、“逆向”或“不”) 移动.

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②每隔1h,通过pH计测定雨水样品的pH,测得的结果如表:

测定时间/h

0

1

2

3

4

雨水样品的pH

4.73

4.62

4.56

4.55

4.55

根据以上信息,回答下列问题:
正常雨水的pH为5.6,偏酸性,这是因为
(2)分析上述数据变化,你认为形成这一变化的原因是
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A.200mL
B.400mL
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