Question

如圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題：

（1）已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：，它所對應(yīng)反應(yīng)的化學方程式是
_________________________________。
（2）合成甲醇的主要反應(yīng)是：2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）+90.8kJ，t℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H₂，反應(yīng)l0min后測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	CH3OH
濃度（mol/L）	0.2	0.1	0.4

 
①該時間段內(nèi)反應(yīng)速率v(H₂)=      
②比較此時正、逆反應(yīng)速率的大小：v_正       v_逆（填“>”、“<”或“=”）
③反應(yīng)達到平衡后，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移動，平衡常數(shù)K          (填“增大”、“減小” 或“不變”)。
（3）固氮是科學家致力研究的重要課題。自然界中存在天然的大氣固氮過程：N₂ (g) + O₂ (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工業(yè)合成氨則是人工固氮。分析兩種固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)，下列結(jié)論正確的是       。

反應(yīng)	大氣固氮		工業(yè)固氮
溫度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

 
A．常溫下，大氣固氮很難進行，而工業(yè)固氮卻能非常容易進行
B．模擬大氣固氮應(yīng)用于工業(yè)上的意義不大
C．工業(yè)固氮時溫度越低，氮氣與氫氣反應(yīng)越完全
D．K越大說明合成氨反應(yīng)的速率越大

Answer 1

（1）C+H₂O (g)CO + H₂     （2分）              
（2）①0.08mol/(L·min)  ② ＞   ③ 正向 ，不變 （各1分，共4分） 
（3）BC   （2分）

試題分析：（1）化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)平衡表達式可知，生成物為CO、H₂，反應(yīng)物含有H₂O，三者化學計量數(shù)分別為1、1、1，根據(jù)原子守恒可知，另一反應(yīng)物為固體C，因此該反應(yīng)的化學方程式為C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）。
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，l0min內(nèi)甲醇的濃度變化為0.4mol/L，所以用甲醇表示的反應(yīng)速率v（CH₃OH）＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol/（L?min）。又因為速率之比等于化學計量數(shù)之比，故v（H₂）＝2v（CH₃OH）＝2×0.04mol/（L?min）＝0.08mol/（L?min）。
②10min時，CO的濃度為0.1mol/L，氫氣的濃度為0.2mol/L，甲醇的濃度為0.4mol/L，故此時的濃度商，小于平衡常數(shù)160，故反應(yīng)向正反應(yīng)進行，即v_正＞v_逆。
③容器的體積縮小一半，壓強增大，平衡向體積減小的方向移動，故平衡向正反應(yīng)移動；平衡常數(shù)只受溫度影響，與壓強無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變。
（3）A、化學平衡常數(shù)說明可逆反應(yīng)正向進行的程度，與反應(yīng)進行的難易程度無關(guān)，故A錯誤；B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業(yè)生成，產(chǎn)率很小，沒有實際意義，故B正確；C、合成氨是放熱反應(yīng)，溫度越低，有利于平衡向正反應(yīng)移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高，反應(yīng)越完全，故C正確；D、化學平衡常數(shù)說明可逆反應(yīng)正向進行的程度，與反應(yīng)速率無關(guān)，故D錯誤