Question

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程．
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；△H=+131.3kJ?mol^-1，
一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是______  （填字母序号）．
a．容器中的压强不变        b．1mol H-H键断裂的同时断裂2molH-O键
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）    d．c（CO）=c（H₂）
（2）830K时，在密闭容器中发生下列可逆反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0
试回答下列问题：
①若起始时c（CO）=2mol?L^-1，c（H₂O）=3mol?L^-1，达到平衡时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K=______．
②在相同温度下，若起始时c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，反应进行一段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol?L^-1，则此时该反应v_（正）______v_（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）
③若降低温度，该反应的K值将______（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），如图表示该反应进行过程中能量的变化．在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，下列措施中能使c（CH₃OH）增大的是______．
a．升高温度
b．充入He（g），使体系压强增大
c．将H₂O（g）从体系中分离出来
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂．

Answer 1

【答案】分析：（1）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改变，由此衍生的一些物理量也不变，以此判断；
（2）①利用三段式法计算平衡浓度，进而计算平衡常数；
②计算该时间时的浓度商，与平衡常数相比较可判断反应的状态；
③该反应的正反应放热，降低温度平衡向正反应方向移动；
（3）使c（CH₃OH）增大，应使平衡向正反应方向移动．
解答：解：（1）a．反应在一个容积可变的密闭容器中进行，容器中的压强不变，不能说明达到平衡，故a错误；        
b．1mol H-H键断裂的同时断裂2molH-O键，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故b正确；
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O），说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故c正确；    
d．无论反应是否达到平衡状态，都存在c（CO）=c（H₂），故d错误．
故答案为：bc；
（2）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：2       3        0        0
转化（mol/L）：1.2      1.2      1.2      1.2
平衡（mol/L）：0.8      1.8      1.2      1.2

 k==1，
故答案为：1；
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：1       2        0        0
转化（mol/L）：0.5      0.5      0.5      0.5
一段时间（mol/L）：0.5      1.5      0.5      0.5
Q==＜1，反应向正反应方向进行，正反应速率大于你反应速率，
故答案为：大于；
 ③该反应的正反应放热，降低温度平衡向正反应方向移动，则平衡常数增大，
故答案为：增大；
（3）a．由图象可知，反应物总能量大于生成物总能量，反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，c（CH₃OH）减小，故a错误；
b．充入He（g），使体系压强增大，但参加反应气体的浓度不变，则平衡不移动，故b错误；
c．将H₂O（g）从体系中分离出来，平衡向正反应方向移动，c（CH₃OH）增大，故c正确；
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，则c（CH₃OH）增大，故d正确．
故答案为：cd．
点评：本题考查较为综合，设计化学平衡的计算、平衡状态的判断以及影响平衡移动的因素，题目难度中等，注意平衡常数的意义以及计算方法．