Question

17．研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义．
（1）在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
其化学平衡常数K和温度t的关系如表：

t/℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

①该反应正向反应是吸热反应．（填“放热”或“吸热”）
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是BC．
A．容器压强不变                       B．混合气体中c（CO₂）不变
C．υ_正（H₂）=υ_逆（H₂O）                D．c（CO₂）=c（CO）
③当其他条件不变时，若缩小容器的体积，该反应平衡不移动．（选填“正向”、“逆向”或“不”）
（2）工业上合成甲醇可在密闭容器中采用如下反应进行：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1
①该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$．
②某实验将1molCO₂和3molH₂充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件下发生反应（只有一种条件不同）．测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图所示：

曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ＞K_Ⅱ（选填“＞”、“=”或“＜”）．
③一定温度下，在容积2L且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡．

容器	甲	乙
反应物投入量	1molCO2、3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH（g）、c molH2O（g）

经测定甲容器经过5min达到平衡，平衡时CO₂的转化率为50%，甲容器中该反应在5min内的平均速率υ（H₂）=0.15mol•L^-1•min^-1．
要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为0.5＜n（c）＜1．

Answer 1

分析 （1）①根据表中的数据可知，温度越高，平衡常数越大，说明平衡向正反应方向进行，根据温度对平衡移动的影响判断反应的热效应；
②根据反应处于平衡状态时，正逆反应速率相等，各组成成分的含量不变，结合反应方程式的特点进行判断；
③该反应是气体体积不变的反应，缩小容器体积相当于加压，压强对该反应的平衡移动没有影响；
（2）①依据化学平衡的平衡常数概念计算列式，平衡常数是用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
②依据图象分析可知先拐先平，温度高，反应是放热反应，平衡逆向进行；
③根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率，根据平衡三部曲求出甲中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围．

解答 解：（1）①根据表中的数据可知，温度越高，平衡常数越大，说明平衡向正反应方向进行，所以该反应的正反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
②该反应为气体体积不变的吸热反应，
A．容器压强不变，不能说明反应是否处于平衡状态；                      
B．混合气体中c（CO₂）不变，则说明反应处于平衡状态；
C．υ_正（H₂）=υ_逆（H₂O）说明正逆反应速率相等，所以反应 处于平衡状态；               
D．c（CO₂）=c（CO）不能说明正逆反应速率相等，所以不能说明反应是否处于平衡状态； 
故选BC；
③该反应是气体体积不变的反应，缩小容器体积相当于加压，压强对该反应的平衡移动没有影响，所以平衡不移动，
故答案为：不；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）反应的平衡常数为：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
②图象分析可知先拐先平，Ⅱ温度高，反应是放热反应，平衡逆向进行，平衡常数减小，所以K₁＞K₂，
故答案为：＞；
③平衡时CO₂的转化率为50%，利用三段式分析，
             CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
初始量（mol）：1        3           0          0
转化量（mol）：0.5      1.5         0.5        0.5   
平衡量（mol）：0.5      1.5         0.5        0.5
所以5min内的平均速率υ（H₂）=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{5min}$=0.15mol•L^-1•min^-1，
依题意：甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1mol，c 的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.5mol，所以c的物质的量为：0.5＜n（c）＜1mol，
故答案为：0.15；0.5＜n（c）＜1．

点评 本题考查涉及知识点较多，涉及平衡常数的计算、平衡状态的判断以及外界条件对平衡移动的影响等问题，题目难度中等，本题注意把握计算方法以及平衡常数的运用．