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(2013?崇明县一模)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料,它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中.工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g) 
催化剂
加热
CH3OH(g)+Q
下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)判断反应达到平衡状态的依据是
BD
BD

A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)由表中数据判断Q
0 (填“>”、“=”或“<”),要提高CO转化率,可采取的措施是
C
C

A.加入催化剂B.充入COC.充入H2D.升温
(3)某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则以CH3OH表示的反应速率v(CH3OH)=
0.08
0.08
mol/(L?min),
CO的转化率为
80%
80%

(4)原料CO和H2可以由C和H2O反应制取,涉及的反应方程式如下:
C(s)+CO2(g)═2CO(g)平衡常数K1
C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)平衡常数K2
CO(g)+H2O(g)═H2(g)+CO2(g)平衡常数K3
则K1、K2、K3之间的关系是:
K2=K1?K3
K2=K1?K3
分析:(1)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析;
(2)根据温度和平衡常数的关系确定反应热类型,要提高CO转化率,则使平衡向正反应方向移动,且不能是增大CO的浓度来改变平衡;
(3)先计算CO的反应速率,根据同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于其计量数之比确定甲醇的反应速率,CO的转化率等转化的一氧化碳与原一氧化碳的比;  
(4)先确定方程式之间的关系,再根据方程式确定平衡常数的关系.
解答:解:(1)A.该反应反应前后气体质量不变,容器的体积不变,则混合气体的密度始终不变,所以不能判断反应是否达到平衡状态,故A错误;
B.该反应是一个反应前后气体体积减小的反应,当混合气体的平均相对分子质量不变时,该反应达到平衡状态,故B正确;
C.无论反应是否达到平衡状态,生成CH3OH的速率与消耗CO的速率始终相等,所以不能判断反应是否达到平衡状态,故C错误;
D.当CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化时,该反应达到平衡状态,故D正确;
故选BD;
(2)升高温度,化学平衡常数减小,则平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即Q>0,
该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,要提高CO转化率,平衡向正反应方向移动,则可采取的措施降低温度、增大压强、充入氢气或减少甲醇的量,故选C,
故答案为:>;C;
(3)某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,
v(CO)=
2
2
mol/L-0.2mol/L
10min
=0.08mol/(L.min),该反应v(CO)=v(CH3OH)=0.08mol/(L.min),
CO的转化率为=
2mol-0.2mol/L×2L
2mol
×100%
=80%,
故答案为:0.08;80%;
(4)C(s)+CO2(g)═2CO(g)①平衡常数K1
C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)②平衡常数K2
CO(g)+H2O(g)═H2(g)+CO2(g)③平衡常数K3
方程式①+③=②,所以K2=K1?K3
故答案为:K2=K1?K3
点评:本题考查化学平衡状态的判断、反应速率和转化率的计算等知识点,注意化学平衡状态的判断中反应物和生成物都是气体,容器的体积不变,则密度不变,为易错点.
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