Question

（2013?崇明县一模）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中．工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H₂（g） 

催化剂

加热

CH₃OH（g）+Q
下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

（1）判断反应达到平衡状态的依据是

BD

A．混合气体的密度不变
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
（2）由表中数据判断Q

＞

0 （填“＞”、“=”或“＜”），要提高CO转化率，可采取的措施是

C

A．加入催化剂B．充入COC．充入H₂D．升温
（3）某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则以CH₃OH表示的反应速率v（CH₃OH）=

0.08

mol/（L?min），
CO的转化率为

80%

．
（4）原料CO和H₂可以由C和H₂O反应制取，涉及的反应方程式如下：
C（s）+CO₂（g）═2CO（g）平衡常数K₁
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）平衡常数K₂
CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）平衡常数K₃
则K₁、K₂、K₃之间的关系是：

K₂=K₁?K₃

．

Answer 1

分析：（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
（2）根据温度和平衡常数的关系确定反应热类型，要提高CO转化率，则使平衡向正反应方向移动，且不能是增大CO的浓度来改变平衡；
（3）先计算CO的反应速率，根据同一化学反应中，各物质的反应速率之比等于其计量数之比确定甲醇的反应速率，CO的转化率等转化的一氧化碳与原一氧化碳的比；  
（4）先确定方程式之间的关系，再根据方程式确定平衡常数的关系．

解答：解：（1）A．该反应反应前后气体质量不变，容器的体积不变，则混合气体的密度始终不变，所以不能判断反应是否达到平衡状态，故A错误；
B．该反应是一个反应前后气体体积减小的反应，当混合气体的平均相对分子质量不变时，该反应达到平衡状态，故B正确；
C．无论反应是否达到平衡状态，生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率始终相等，所以不能判断反应是否达到平衡状态，故C错误；
D．当CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化时，该反应达到平衡状态，故D正确；
故选BD；
（2）升高温度，化学平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即Q＞0，
该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，要提高CO转化率，平衡向正反应方向移动，则可采取的措施降低温度、增大压强、充入氢气或减少甲醇的量，故选C，
故答案为：＞；C；
（3）某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，
v（CO）=

2 2 mol/L-0.2mol/L

10min

=0.08mol/（L．min），该反应v（CO）=v（CH₃OH）=0.08mol/（L．min），
CO的转化率为=

2mol-0.2mol/L×2L

2mol

×100%=80%，
故答案为：0.08；80%；
（4）C（s）+CO₂（g）═2CO（g）①平衡常数K₁
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）②平衡常数K₂
CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）③平衡常数K₃
方程式①+③=②，所以K₂=K₁?K₃，
故答案为：K₂=K₁?K₃．

点评：本题考查化学平衡状态的判断、反应速率和转化率的计算等知识点，注意化学平衡状态的判断中反应物和生成物都是气体，容器的体积不变，则密度不变，为易错点．