Question

原创工业上一般在恒容密闭容器中用H₂和CO生产燃料甲醇，反应方程式为
CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H
（1）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°C	300°C	350°C
K	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断△H______0（填“＞”、“=”或“＜“）
②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为______，此时的温度为______．
（2）在100℃压强为0.1MPa条件下，容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H₂在催化剂作用下反应生成甲醇，达平衡时CO的转化率为50%，则100℃该反应的平衡常数K=______（用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式）．此时保持温度容积不变，再向容器中充入a mol CH₃OH（g），平衡______（向正反应方向、向逆反应方向）移动，再次达到新平衡时，CO的体积分数______．（减小、增大、不变）
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是______．
A．升温                B．加入催化剂              C．增加CO的浓度
D．恒容充入H₂ E．恒压充入惰性气体        F．分离出甲醇
（4）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）______．
A．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的相对平均分子质量不变
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
（5）300°C，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡的有关数据如下：

容器		甲	乙	丙
反应物投入量		1molCO、2moL H2	1molCH3OH	2molCH3OH
平 衡 时 的 数 据	CH3OH浓度（mol/L）	c1	c2	c3
	反应的能量变化	akJ	bkJ	ckJ
	体系压强（Pa）	p1	p2	p3
	反应物转化率	α1	α2	α3

请选择正确的序号填空（不定项选择）
①c₁、c₂、c₃的关系表达正确的为______
A  c₃＞2c₁      B c₁＜c₃＜2c₁      C c₁=c₂
②a、b、c的关系表达正确的为______
A   c＜2|△H|B  a+b=|△H|C  c=2b
③p₁、p₂、p₃的关系不正确的为______
A  p₁=p₂      B  p₂＜p₃＜2p₂       C  p₃＞2p₂
④a₁、a₂、a₃的关系表达不正确的为______
A  a₁=a₂       B a₃＜a₂      C  a₁+a₂=1．

Answer 1

【答案】分析：（1）①根据温度升高，K减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
②根据起始量和平衡量计算转化率，根据平衡浓度计算平衡常数，以此判断温度；
（2）根据平衡常数的计算公式计算，根据平衡移动的影响判断移动方向；
（3）要提高CO的转化率，应使平衡向正反应方向移动；
（4）反应达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生改变，由此衍生的一些物理量也不再发生变化；
（5）从等效平衡和平衡移动的角度分析．
解答：解：（1）①温度升高，K减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故答案为：＜；
 ②达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则转化的CO的物质的量为2.0mol-0.2mol/L×1L=1.6mol，
所以CO的转化率为=80%，则
       CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
起始：1mol/L   3mol/L
转化：0.8mol/L  1.6mol/L          0.8mol/L
平衡：0.2mol/L  1.4mol/L          0.8mol/L
所以：k==2.041（mol/L）^-2，温度应为250℃，
故答案为：80%；250℃；
（2）
           CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）
起始：mol/L       mol/L         O
转化：0.5×mol/L   mol/L         0.5×mol/L
平衡：0.5×mol/L   mol/L          0.5×mol/L
k=，
再向容器中充入a mol CH₃OH（g），生成物浓度增大，平衡向逆反应方向移动，再次达到新平衡时，虽然CO的物质的量增多，但比总物质的量的增多要小，CO的体积分数反而减小，
故答案为：；向逆反应方向；减小；
（3）A．升温，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率的减小，故A错误；
B．加入催化剂，平衡不移动，转化率不变，故B错误；
C．增加CO的浓度，CO的转化率的减小，，故C错误；
D．恒容充入H₂，平衡向正反应方向移动，转化率增大，故D正确；
E．恒压充入惰性气体，平衡不移动，转化率不变，故E错误；
F．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，转化率增大，故F正确．
故答案为：DF；
（4）A．无论是否达到平衡状态，生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等，故A错误；
B．无论是否达到平衡状态，气体的质量不变，容器的体积不变，则混合气体的密度不变，故B错误；
C．混合气体的相对平均分子质量不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故D正确．
故答案为：CD；
（5）甲乙为等效平衡，则有：c₁=c₂、a₁=a₂、a+b=|△H|、p₁=p₂；
甲丙相比较，相当于在甲的基础上压缩容器体积，则平衡向正反应方向移动，
则有：c₃＞2c₁、c＜2|△H|、p₂＜p₃＜2p₂、a₃＜a₂，
故答案为：AC；AB；C；A．
点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡的计算，平衡状态的判断，平衡常数的计算与运用以及等效平衡问题，题目难度较大，注意（5）题为易错点，要准确理解等下平衡问题．