Question

【题目】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=+131.3kJmol﹣1 ， △S=+133.7J（Kmol）﹣1
①该反应能否自发进行与有关；
②一定温度下，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，下同）．
a．容器中的压强不变 b．1molH﹣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）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中以v（CO2） 表示的反应速率为 ．
②该反应的逆反应为（填“吸”或“放”）热反应
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），且t＜3min，则a、b应满足的关系是（用含a、b的数学式表示）．
（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），图表示该反应进行过程中能量（单位为kJmol﹣1）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3molH2 ．

Answer 1

【答案】
（1）温度；a、b、c
（2）0.16mol?（L?min）﹣1；吸；b=2a，a＞1
（3）c、d
【解析】解：（1）①已知△H=+131.3kJmol﹣1 ， △S=+133.7J（Kmol）﹣1 ， 反应能自发进行，应使△G=△H﹣T△S＜0，即131.3×1000﹣133.7T＜0，T＞ =980.5K，应在较高的温度下才能进行，所以该反应能否自发进行与温度有关，所以答案是：温度；②a．反应前后气体的体积不铜，容器中的压强都不变，可说明达到平衡状态，故a正确；b．1molH﹣H键断裂的同时断裂2molH﹣O键，说明正逆反应速率相等，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．c（CO）=c（H2）不能确定反应是否达到平衡状态，平衡时各物质的浓度取决于反应物的配料比和转化的程度，故d错误，所以答案是：a、b、c；（2）①v（CO2）=v（CO）= =0.16mol（Lmin）﹣1 ， 所以答案是：0.16mol（Lmin）﹣1；②根据CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）可知压强对平衡移动无影响，如果在650℃，H2O、CO的物质的量改为1mol、2mol，达到平衡时CO的物质的量应为1.2mol，而900℃时CO的物质的量应为1.6mol，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，逆反应为吸热反应，所以答案是：吸；③压强对平衡移动无影响，若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），应满足所加物质与原来的配比数相等，则b=2a，t＜3min，说明反应速率较大，在相同温度下，浓度越大反应速率越大，则应有a＞1或加入合适的催化剂，所以答案是：b=2a，a＞1；（3）a．升高温度平衡向逆反应方向移动，CH3OH减小，故a错误； b．充入He（g），使体系压强增大，但平衡没有移动，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，CH3OH浓度增大，故c正确； d．再充入1mol CO2和3mol H2 ， 平衡向正反应方向移动，CH3OH浓度增大，故d正确．所以答案是：c、d．
【考点精析】解答此题的关键在于理解反应速率的定量表示方法的相关知识，掌握反应速率的单位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t，以及对化学平衡状态本质及特征的理解，了解化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）．