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）；△H=+131.3kJ?mol^-1，
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______  （填字母序號）．
a．容器中的壓強不變        b．1mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2molH-O鍵
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）    d．c（CO）=c（H₂）
（2）830K時，在密閉容器中發生下列可逆反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0
試回答下列問題：
①若起始時c（CO）=2mol?L^-1，c（H₂O）=3mol?L^-1，達到平衡時CO的轉化率為60%，則在該溫度下，該反應的平衡常數K=______．
②在相同溫度下，若起始時c（CO）=1mol?L^-1，c（H₂O）=2mol?L^-1，反應進行一段時間后，測得H₂的濃度為0.5mol?L^-1，則此時該反應v_（正）______v_（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）
③若降低溫度，該反應的K值將______（填“增大”“減小”或“不變”）．
（3）目前工業上有一種方法是用CO₂來生產甲醇．一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），如圖表示該反應進行過程中能量的變化．在體積為1L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

【答案】分析：（1）反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再發生改變，由此衍生的一些物理量也不變，以此判斷；
（2）①利用三段式法計算平衡濃度，進而計算平衡常數；
②計算該時間時的濃度商，與平衡常數相比較可判斷反應的狀態；
③該反應的正反應放熱，降低溫度平衡向正反應方向移動；
（3）使c（CH₃OH）增大，應使平衡向正反應方向移動．
解答：解：（1）a．反應在一個容積可變的密閉容器中進行，容器中的壓強不變，不能說明達到平衡，故a錯誤；        
b．1mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2molH-O鍵，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故b正確；
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O），說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故c正確；    
d．無論反應是否達到平衡狀態，都存在c（CO）=c（H₂），故d錯誤．
故答案為：bc；
（2）①CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：2       3        0        0
轉化（mol/L）：1.2      1.2      1.2      1.2
平衡（mol/L）：0.8      1.8      1.2      1.2

 k==1，
故答案為：1；
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：1       2        0        0
轉化（mol/L）：0.5      0.5      0.5      0.5
一段時間（mol/L）：0.5      1.5      0.5      0.5
Q==＜1，反應向正反應方向進行，正反應速率大于你反應速率，
故答案為：大于；
 ③該反應的正反應放熱，降低溫度平衡向正反應方向移動，則平衡常數增大，
故答案為：增大；
（3）a．由圖象可知，反應物總能量大于生成物總能量，反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，c（CH₃OH）減小，故a錯誤；
b．充入He（g），使體系壓強增大，但參加反應氣體的濃度不變，則平衡不移動，故b錯誤；
c．將H₂O（g）從體系中分離出來，平衡向正反應方向移動，c（CH₃OH）增大，故c正確；
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂，反應物濃度增大，平衡向正反應方向移動，則c（CH₃OH）增大，故d正確．
故答案為：cd．
點評：本題考查較為綜合，設計化學平衡的計算、平衡狀態的判斷以及影響平衡移動的因素，題目難度中等，注意平衡常數的意義以及計算方法．