Question

（2013?浦东新区一模）能源短缺是人类面临的重大问题之一．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．工业上合成甲醇一般采用以下反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）+Q
下表所列数据是上述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）在一定条件下将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中发生反应，5分钟后测得c（H₂）=1.5mol/L，则此段时间内的反应速率（用CH₃OH表达）

0.15

mol/（L?min）．
（2）由表中数据分析可知，Q

＞

0（填“＞”、“＜”或“=”）．其它条件不变的情况下，若压缩容器的体积，则平衡

向正反应方向

移动（“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”），化学平衡常数K

不变

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）在体积一定的密闭容器中，能说明该反应已处于化学平衡状态的是

c

（填编号）．
a．V_正（CO）=1/2V_正（H₂）             b．混合气体的密度保持不变
c．反应体系中的热效应不再变化     d．c（CO）：c（CH₃OH）=1：1
（4）寻找到合适的催化剂是实现反应工业化的关键．该反应使用催化剂无法实现的目标是

bd

（填编号）．
a．提高单位时间内甲醇的产量      b．增大混合气体中甲醇的体积分数
c．缩短达到平衡所需时间          d．提高一氧化碳的转化率．

Answer 1

分析：（1）依据化学反应的三段式列式计算；
（2）平衡常数随温度变化，温度升高K减小说明温度升高平衡左移，逆向是吸热反应，正向是放热反应；反应特征分析：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）反应前后是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行；
（3）化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分百分含量不变，依据反应特征逐项分析判断；
（4）催化剂降低活化能，改变化学反应的反应速率，不能改变化学平衡．

解答：解：（1）依据化学平衡三段式列式得到
                 CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）    2        6             0
变化量（mol）    1.5      3             1.5
5分钟量（mol）  0.5   2L×1.5mol/L=3mol  1.5
用CH₃OH表达的反应速率=

1.5mol 2L

5min

=0.15mol/L?min，
故答案为：0.15；
（2）表中数据分析可知随温度升高，平衡常数K减小，说明温度升高，平衡逆向进行，所以正向是放热反应，Q＞＞0，反应前后气体体积减小，依据平衡移动原理，增大压强平衡向气体体积减小的分析进行，所以压缩体积是增大压强，平衡正向进行；平衡常数琐碎温度变化，不随浓度、压强等因素变化，所以K不变，
故答案为：＞；向正反应方向；不变；
（3）反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变；
a．V_正（CO）=1/2V_正（H₂），正反应速率之比等于化学方程式中 计量数之比，仅表示反应正向进行，不能说明反应达到平衡，故a错误；
b．混合气体的密度保持不变，混合气体在乙定容密闭容器中进行，质量守恒，体积不变，反应过程中混合气体的密度始终不变，故b错误；
c．反应体系中的热效应不再变化，反应达到平衡反应的热量变化一定，平衡发生移动，反应的热量发生改变，证明反应达到平衡，故C正确；
d．c（CO）：c（CH₃OH）=1：1浓度相同，和起始量，变化量等有关，与平衡无直接关系，不能做平衡的标志，故d错误；
故答案为：c；    
（4）寻找到合适的催化剂是实现反应工业化的关键，催化剂降低反应活化能，增大反应速率，但不改变化学平衡，
a．提高单位时间内甲醇的产量，反应速率增大，单位时间内生成甲醇增大，故a不符合；
b．增大混合气体中甲醇的体积分数，催化剂不改变化学平衡，体积分数不变，故b符合；
c．缩短达到平衡所需时间，催化剂加快反应速率，缩短到达平衡的时间，故c不符合；
d．提高一氧化碳的转化率，催化剂不改变平衡，反应物的转化率不变，故d符合；
故答案为：bd．

点评：本题考查了化学平衡常数的概念应用，化学平衡影响因素的分析判断，平衡标志的选择，化学反应速率影响因素的分析应用，题目难度中等．