Question

如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：，它所对应反应的化学方程式是
_________________________________。
（2）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应l0min后测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度（mol/L）	0.2	0.1	0.4

 
①该时间段内反应速率v(H₂)=      
②比较此时正、逆反应速率的大小：v_正       v_逆（填“>”、“<”或“=”）
③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，平衡常数K          (填“增大”、“减小” 或“不变”)。
（3）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N₂ (g) + O₂ (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。

反应	大气固氮		工业固氮
温度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

 
A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行
B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大

Answer 1

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

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据平衡表达式可知，生成物为CO、H₂，反应物含有H₂O，三者化学计量数分别为1、1、1，根据原子守恒可知，另一反应物为固体C，因此该反应的化学方程式为C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）。
（2）①由表中数据可知，l0min内甲醇的浓度变化为0.4mol/L，所以用甲醇表示的反应速率v（CH₃OH）＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol/（L?min）。又因为速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）＝2v（CH₃OH）＝2×0.04mol/（L?min）＝0.08mol/（L?min）。
②10min时，CO的浓度为0.1mol/L，氢气的浓度为0.2mol/L，甲醇的浓度为0.4mol/L，故此时的浓度商，小于平衡常数160，故反应向正反应进行，即v_正＞v_逆。
③容器的体积缩小一半，压强增大，平衡向体积减小的方向移动，故平衡向正反应移动；平衡常数只受温度影响，与压强无关，温度不变，平衡常数不变。
（3）A、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应进行的难易程度无关，故A错误；B、大气固氮的进行程度很小，利用大气固氮原理进行工业生成，产率很小，没有实际意义，故B正确；C、合成氨是放热反应，温度越低，有利于平衡向正反应移动，反应的转化率越高，反应越完全，故C正确；D、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应速率无关，故D错误