Question

3．在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-a KJ•mol^-1（a＞0）．初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如表：

实验	甲	乙	丙
初始投料	2mol H2、1mol CO	1mol CH3OH	4mol H2、2mol CO
平衡时n（CH3OH）	0.5mol	n2	n3
反应的能量变化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
体系的压强	P1	P2	P3
反应物的转化率	α1	α2	α3

（1）该温度下此反应反应物的总键能和小于（填“大于”“等于”或“小于”）生成物的总键能和．
（2）在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4min，则H₂的平均反应速率v（H₂）为0.125mol/（L•min）；．
（3）下列选项能说明甲容器中的反应已经达到平衡状态的有C（填序号）．
A．容器内H₂、CO、CH₃OH的物质的量之比为2：1：1
B．容器内气体的密度保持恒定
C．容器内H₂气体的体积分数保持恒定
D．2V正（H₂）=V逆（CO）
（4）丙容器中，平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是CD（填字母序号）．
A．c（H₂）减少             B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH₃OH 的物质的量增加      D．重新平衡$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$减小
E．平衡常数K增大
（5）三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是AC（填序号）．
A．Q₁+Q₂=a        
B．α₃＜α₁     
C．P₃＜2P₁=2P₂
D．n₂＜n₃＜1.0mol
（6）已知：①3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1
2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-a KJ•mol^-1，则 a=91．

Answer 1

分析 （1）根据焓变等于反应物的总键能-生成物的总键能和判断；
（2）H₂的平均反应速率v（ H₂）=$\frac{△c}{△t}$进行计算；
（3）当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生变化，根据密度的公式进行分析解答该题；
（4）丙容器中，平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，则增大压强，平衡向正反应方向移动，据此分析判断；
（5）根据等效平衡知识借助极限转化思想来回答判断；
（6）根据盖斯定律构造目标热化学方程式，然后计算出a即可．

解答 解：（1）因为焓变等于反应物的总键能-生成物的总键能和，又该反应△H=-a KJ•mol^-1＜0，所以反应物的总键能小于生成物的总键能和，
故答案为：小于；
（2）甲中2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-aKJ•mol^-1
开始（mol）  2         1                     0
转化（mol）  1        0.5                  0.5
平衡（mol）  1        0.5                   0.5
所以H₂的平均反应速率v（ H₂）═$\frac{\frac{1mol}{2L}}{4min}$=0.125mol/（L•min），
故答案为：0.125mol/（L•min）；
（3）A．容器内H₂、CO、CH₃OH的物质的量之比为2：1：1，不能说明达到平衡，故A错误；
B．混合气体的质量在反应前后是守恒的，反应前后气体体积不变化，混合气体的密度始终保持不变，混合气体的密度不变不能证明达到了化学平衡状态，故B错误；
C．容器内H₂气体的体积分数保持恒定，说明氢气的量不再变化，能说明达到平衡，故C正确；
D．根据所以速率之比等于系数之比，所以2V正（H₂）=4V正（CO）=V逆（CO），故正逆反应速率不等，故D错误；
故答案为：C；
（4）丙容器中，平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，则增大压强，平衡向正反应方向移动，
A．虽然平衡向正反应方向移动，但体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，所以c（H₂）仍然增加，故A错误；             
B．增大压强，正逆反应速率都加快，故B错误；
C．增大压强，平衡向正反应方向移动，CH₃OH 的物质的量增加，故C正确；     
D．因为温度没变，则K不变，即$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$不变，又容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，虽然平衡向正反应方向移动，c（H₂）和c（CO）仍然增加，所以重新平衡时$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$减小，故D正确；
E．因为温度没变，则K不变，故E错误；
故答案为：CD；
（5）A、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，只是建立的方向不一样，所以Q₁+Q₂=a，故A正确；
B、当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，则压强会增大，导致化学平衡正向移动，移动的结果是反应物的转化率增大，即α₃＞α₁，故B错误；
C、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，所以P₁=P₂，当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，则压强应是增大一倍，但是压强增大，导致化学平衡正向移动，移动的结果是压强比原来的2倍要小，即P₃＜2P₁=2P₂，故C正确；
D、由D中分析可知，n₂=0.5，n₃＞1.0mol，故D错误．
故答案为：AC；
（6）①3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1
则（①-③-②）×$\frac{1}{2}$得，2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=$\frac{1}{2}$（-247+41+24）=-91KJ•mol，所以a=91，
故答案为：91．

点评 本题较为综合，涉及盖斯定律的应用、化学平衡的相关计算以及化学平衡中的等效平衡问题，题目浓度较大，正确判断等效平衡为解答关键，注意掌握化学平衡及其影响，明确盖斯定律的内容及应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．