Question

（23分)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0.1 MPa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  

④α₁、α₂、α₃的关系表达不正确的为             

A．α₁=α₂              B．α₃<α₂              C．α₁+α₂=1   

 

Answer 1

【答案】

（每空2分，共23分）（1）①  <            ②80% ,    250^oC（1分）；

（2）V²/a²，    向逆方向反应，     减小； (3)DF   (4)CD    (5)AC  AB  C   A

【解析】（1）①根据表中数据可知，随着温度的升高，平衡常数是减小的。这说明升高温度，平衡向逆反应方向进行，因此正反应是放热反应，即△H小于0。

②达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则消耗CO是2mol－0.2mol/L×2L＝1.6mol，所以CO的转化率是1.6÷2×100％＝80％。平衡时氢气的浓度是1.4mol/L，甲醇是0.8mol/L，所以此时，因此温度是250℃。

（2）消耗CO是0.5amol，则消耗氢气就是amol，生成甲醇是0.5mol，则该温度下反应的平衡常数是＝V²/a²；增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向进行。amol甲醇相当于a mol CO与 2a mol H₂，则相当于压缩容器容积，压强增大，再次平衡时CO的含量应该是降低的。

（3）正反应是放热的、体积减小的可逆反应，所以降低温度或增大，均可以是平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大；催化剂不能平衡状态，B不正确。增大CO浓度，CO的转化率是降低的，C不正确。恒容充入H₂，平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大；恒压充入惰性气体，相当于降低压强，CO的转化率降低，分离出甲醇，降低生成物浓度，平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大，所以正确的答案选DF。

（4）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以选项D正确。选项A中反应速率的方向是相同的，速率之比是相应的化学计量数之比，因此A中的关系始终是成立，不正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，C不正确。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，所以C可以说明，答案选CD。

（5）①由于体积不变，而1mol甲醇相当于是1molCO、2moL H₂，2mol甲醇相当于是2molCO、4moL H₂，所以甲和乙中的平衡是等效的，即c₁=c₂ 。丙相当于在乙的基础上增大压强，平衡向正反应方向进行，所以甲醇的浓度大于2c₁，所以答案选AC。

②甲和乙的反应是相反的，且平衡等效，所以a+b=|△H|；丙相当于在乙的基础上增大压强，平衡向正反应方向进行，所以c<2|△H|，答案选AB。

③甲和乙中的平衡是等效的，则p₁=p₂；丙相当于在乙的基础上增大压强，平衡向正反应方向进行，所以p₃<2p₂，所以答案选C。

④甲和乙的反应是相反的，且平衡等效，所以α₁+α₂=1；丙相当于在乙的基础上增大压强，平衡向正反应方向进行，所以α₃<α₂，所以答案选A。