Question

【题目】工业上合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0.500℃，5MPa条件下，将0.20mol CO与0.58mol H2的混合气体充入2L恒容密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示
（1）利用△H﹣T△S判断，该反应在条件下自发进行（填“高温”“低温”、或“任何温度”）．
（2）计算500℃时该反应的平衡常数K= ． CO 的平衡转化率为 ．
（3）下列措施可增大甲醇产率的是 ． A．压缩容器体积 B．将CO（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2
（4）可判断可逆反应达到平衡状态的依据是 ． A．v正（CO）=2v逆（H2）
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．容器中CO、H2、CH3OH的物质的量之比为1：2：1
E．混合气体压强不再随时间变化而变化
（5）若其它条件不变，使反应在300℃下进行，在上图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图．

Answer 1

【答案】
（1）低温
（2）4；20%
（3）A、D
（4）C、D
（5）
【解析】解：（1）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，300℃，该反应的反应物有3mol气体，生成物有1mol气体，所以△S＜0，反应自发进行△H﹣T△S＜0，故低温下满足△H﹣T△S＜0， 所以答案是：低温；（2）500℃，5MPa条件下，将0.20mol CO与0.58mol H2的混合气体充入2L恒容密闭容器发生反应，图像中达到平衡状态甲醇浓度为0.02mol/L，

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）	△H＜0
起始量（mol/L）	0.10	0.29		0
变化量（mol/L）	0.02	0.04		0.02
平衡量（mol/L）	0.08	0.25		0.02

平衡常数K= =v=4，
CO转化率= ×100%= =20%，
所以答案是：4，20%；（3）A、对于反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），反应物气体体积大于生成物，压缩容器体积时，压强增大，平衡正向移动，可增加甲醇产率，A正确； B、分离出CO，平衡逆向移动可减少甲醇产率，故B错误； C、充入He，不影响各气体的分压，平衡不移动，不能增加甲醇产率，故C错误； D、体积不变，再充入0.20mol CO和0.58mol H2反应物气体，平衡正向移动，可增加甲醇产率，故D正确．故选AD；所以答案是：AD；（4）可逆反应达到平衡状态的依据是正逆反应速率相同，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，反应是气体体积较小的放热反应， A．2v正（CO）=v逆（H2）说明氢气正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，v正（CO）=2v逆（H2）不能说明反应达到平衡状态，故A错误； B．反应前后气体质量不变，容器体积不变，反应过程中密度不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡，故B错误； C．反应前后气体物质的量减小，质量守恒，混合气体的平均相对分子质量增大，混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态，故C正确； D．容器中CO、H2、CH3OH的物质的量之比为1：2：1，符合反应之比，但不能说明正逆反应速率相同，故D错误； E．发邀请函气体物质的量发生变化，当混合气体压强不再随时间变化而变化说明反应达到平衡状态，故E正确；所以答案是：CE；（5）温度降低，反应速率减慢，达到平衡时间长．正反应放热，降温时平衡正向移动，平衡时甲醇浓度比500℃高，可得右图： ，所以答案是： ．
【考点精析】通过灵活运用反应热和焓变和化学平衡状态本质及特征，掌握在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热；化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）即可以解答此题．