Question

一定條件下，在體積為3L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應生成甲醇（催化劑為Cu₂O/ZnO）：CO（g）+ 2H₂（g）CH₃OH（g）

根據題意完成下列各題：

（1）500⁰C，從反應開始到平衡，甲醇的平均反應速率v(CH₃OH)=   （用n_B、 t_B 表示）

（2）在其他條件不變的情況下，將處于E點的體系的體積壓縮到原來的1/2，下列有關該體系的說法正確的是             

a .氫氣的濃度減少                 b.正反應速率加快，逆反應速率也加快

c.甲醇的物質的量增加              d.重新平衡時n(H₂)/n(CH₃OH)增大

（3）可逆反應：CO（g）+ 2H₂（g）CH₃OH（g） 在恒容密閉容器中反應，達到平衡狀態的標志是：    

①單位時間內生成2n molH₂的同時生成n mol CH₃OH

②單位時間內生成2n molH₂的同時，生成n mol CO

③用CO、H₂、CH₃OH 的物質的量濃度變化表示的反應速率的比為1 : 2 : 1的狀態

④混 合氣體的密度不再改變的狀態

⑤ 混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態

（4）改變下列哪些條件能增大甲醇的產量（  ）

A．增大容器體積      B．增大壓強          C．升高溫度         D．加催化劑

（5）反應達到平衡后再升高溫度，K值          (填“增大”“減小”或“不變”)。

（6）據研究，反應過程中起催化作用的為Cu₂O，反應體系中含少量CO₂有利于維持催化劑Cu₂O的量不變，原因是：                              （用化學方程式表示）。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）n(B）/[3t(B)]mol·l^-1·min^-1     (2）bc     (3)①、⑤     (4)Ｂ

（5）減小（6）Cu₂O+CO 2Cu+CO₂

【解析】

試題分析：（1）由圖象可知，在500℃時，時間達到t_B時，甲醇的物質的量為n_B，所以甲醇的反應速率υ（CH₃OH）＝。

（2）在其他條件不變的情況下，將處于E點的體系的體積壓縮到原來的1/2，容器的體積減小，則壓強增大，正逆反應速率都增大，平衡向正向移動，甲醇的物質的量增多，氫氣的物質的量減小，但由于體積減小，平衡時氫氣的濃度反而增大，所以答案選b、c。

（3）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。①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，正確；②中反應速率的方向是相同的，速率之比是相應的化學計量數之比，因此②中的關系始終是成立，不正確；平衡時濃度不再發生變化，但物質之間的濃度不一定相等或滿足某種關系，③不正確；密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，④不正確；混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以⑤可以說明。答案選①、⑤。

（4）根據圖像可知，溫度越高，甲醇的物質的量越多，這說明正方應是放熱反應，因此升高溫度平衡向逆反應方向移動，降低甲醇的產量，C不正確；正方應是體積減小的，所以增大容器的容積降低壓強，平衡向逆反應方向移動，降低甲醇的產量，A不正確，B正確；催化劑不能改變平衡狀態，D不正確，答案選B。

（5）正方應是放熱反應，因此升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小。

（4）由于CO能還原氧化亞銅，即反應的方程式是Cu₂O+CO2Cu+CO₂，所以反應體系中含少量CO₂有利于向正反應方向移動。

考點：考查反應速率的計算、外界條件對平衡狀態和平衡常數的影響、平衡狀態的判斷

點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，側重對學生能力的培養和學習方法指導與訓練。有助于培養學生的邏輯推理能力，提高學生的應試能力。該題的難點是平衡狀態的判斷。