Question

16．利用水煤气合成甲醇是煤液化的一种重要方法，其反应的热化学方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l）△H=-90.8kJ•mol^-1，在容积为1L的恒容密闭容器中，充入一定量CO和H₂，测得CO和H₂的物质的量的变化曲线如图所示．
（1）下列能说明反应达到平衡状态的标志是CD
A．生成1molO一H键的同时断裂2molH-H键
B.2v（CO）=v（H₂）
C．CO的含量不再发生变化
D．混合气体的密度不再发生变化
（2）图中a线代表的物质是H₂．前4s内用CO表示的平均反应速率是0.5mol/（L•s）
（3）某同学研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律，测得在CO的平衡转化率如图．
①图中曲线Z对应的温度是270℃．
②增大H₂和CO的起始组成比，反应放出的热量将（填“增多”“减少”或“不变”）
③270℃下，上述反应的化学平衡常数K₁=4．其他条件均相同，若在容积为2L的容器中进行上述反应，则此时的化学平衡常数K₂=（填“＞”“＜“或“=”）K₁．

Answer 1

分析 （1）达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量都不再发生变化，据此进行判断；
（2）根据曲线a、b的物质的量变化判断a曲线代表的物质；
（3）①根据温度对该反应的影响判断Z对应的温度；
②增大氢气和一氧化碳的比例，则平衡向着正向移动；
③利用三段式列式计算出平衡常数；容积不影响化学平衡常数．

解答 解：（1）A．生成1molO一H键的同时断裂2molH-H键，表示的都是正反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故A错误；
B.2v（CO）=v（H₂），没有指出正逆反应速率，则无法判断是否达到平衡状态，故B错误；
C．CO的含量不再发生变化，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故C正确；
D．该反应是气体质量发生变化的反应，容器的容积不变，则混合气体的密度不再发生变化，说明各组分的浓度不再变化，已经达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
（2）根据曲线变化可知，a曲线达到平衡时物质的量变化为：6mol-2mol=4mol，b曲线的物质的量变化为：3mol-1mol=2mol，根据反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（l）可知a曲线表示的是H₂，则b曲线表示的是CO，4s内用CO表示的平均反应速率为：v（CO）=$\frac{\frac{2mol}{1L}}{4s}$=0.5mol/（L•s），
故答案为：H₂；0.5mol/（L•s）；
（3）①由于该反应为放热反应，温度越高CO的转化率越小，所以曲线Z为270℃，
故答案为：270℃；
②增大H₂和CO的起始组成比时，平衡正向移动，放出热量增多，
故答案为：增大；
③由图象可知当270℃时，CO的转化率为50%，n（H₂）：n（CO）=1.5，则
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）
起始（mol/L） 1       1.5      0
转化（mol/L） 0.5     1        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5      0.5
K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5}{0.5×0．{5}^{2}}$=4；
其他条件均相同，若在容积为2L的容器中进行上述反应，由于温度不变，则该反应的平衡常数不变，即：K₂=K₁，
故答案为：4；=．

点评 本题考查了化学平衡常数的计算、化学平衡状态的判断，题目难度中等，明确化学平衡的影响因素为解答关键，注意掌握化学平衡常数、化学反应速率的计算方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．