Question

煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業過程。
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣。反應為：
C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)   ΔH=＋131.3 kJ?mol^-1，ΔS=＋133.7J?(K?mol) ^-1 
①該反應能否自發進行與                   有很大關系；
②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態的是             （填字母，下同）。  
a.容器中的壓強不變                 b.1 mol H—H鍵斷裂的同時斷裂2 molH—O鍵
c.v_正(CO) = v_逆(H₂O)                 d.c(CO)=c(H₂)
（2）目前工業上有一種方法是用CO₂來生產甲醇。一定條件下發生如下反應：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) ，
右圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ?mol^-1)的變化。
在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，
下列措施中能使c (CH₃OH)增大的是           。

a.升高溫度                
b.充入He(g)，使體系壓強增大
c.將H₂O(g)從體系中分離出來       
d.再充入1mol CO₂和3mol H₂

Answer 1

（10分）（1）① 溫度（2分）    ② b 、c （4分）  （2）c、d （4分）

試題分析：（1）①由于該反應是吸熱的、熵值增大的可逆反應，所以該反應能否自發進行與
溫度有很大關系。
②在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。平衡時各種物質的濃度不再發生變化，但各種的濃度之間不一定滿足某種關系，d不能說明。由于該反應是體積可變的，則壓強始終是不變的，a不能說明。bc中反應速率的方向相反，且滿足速率之比是相應的化學計量數之比，可以說明，答案選bc。
（2）根據圖像可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，所以反應是放熱反應。升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則c (CH₃OH)降低。充入He(g)，使體系壓強增大，但平衡不移動，c (CH₃OH)不變；將H₂O(g)從體系中分離出來，平衡向正反應方向進行，c (CH₃OH)增大。再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于是增大壓強，平衡向正反應方向進行，c (CH₃OH)增大，答案cd。
點評：該題是中等難度的試題，試題基礎性強，側重對學生基礎知識的鞏固和訓練。該題的關鍵是明確外界條件是如何影響平衡狀態的以及平衡狀態的判斷依據，然后依據圖像和方程式靈活運用即可。有利于培養學生的邏輯推理能力，提高學生分析、歸納、總結問題的能力。