Question

1．随着人类对环境和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中有害气体的含量及对其有效地开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO来生产燃料甲醇．一定条件下的密闭容器中，CO和H₂生成甲醇的反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
 I．根据如图1所示判断反应达到平衡时．
（1）若升高温度，该反应化学平衡常数K值减小（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）500℃时，在体积为V L的密闭容器中发生上述反应，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=$\frac{2n{\;}_{B}}{t{\;}_{B}V}$mol•（L•min）^-1 （用字母表示）
（3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，下列有关该体系的说法正确的是bc
a  氢气的浓度减少
b  正反应速率加快，逆反应速率也加快
c  甲醇的物质的量增加
d  重新平衡时n（H₂）/n（CH₃OH）增大
 II．在一定条件下向密闭容器中充入10mol CO和20mol H₂，发生上述反应，CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图2所示．
（1）若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为V_AL，则该温度下的平衡常数K=$\frac{V{\;}^{2}}{100}$；A、B两点时容器中，n（A）_总：n（B）_总=5：4．
（2）若C点表示达到的平衡状态，此时容器体积保持不变，要提高H₂的转化率可采取的措施是CE．（填字母，下同）
A．升高温度   B． 加催化剂   C．． 通入CO   D．通入H₂E．再通入5mol CO和10mol H₂
（3）若A点表示达到的平衡状态，在温度不变且保证H₂浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡C．
A．向正反应方向移动   B． 向逆反应方向移动   C． 不移动．

Answer 1

分析 I．（1）温度升高时，甲醇的物质的量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
（2）根据甲醇的反应速率计算氢气的反应速率；
（3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，体系的压强增大，正逆反应速率增大，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增加，由于温度不变，则平衡常数不变，达新平衡时，虽然氢气反应一部分，但由于体积的影响大于平衡移动的影响，则氢气的浓度增大；
II．（1）A、B点是同温度下的平衡，转化率变化，但平衡常数不变，结合化学平衡三段式列式计算A处的平衡常数，A点一氧化碳转化率为50%，B点一氧化碳转化率为70%；
（2）提高氢气的转化率可采取的措施是改变条件促使平衡正向进行；
（3）根据影响化学平衡移动的因素来回答．

解答 解：I．（1）由图象可知，当温度升高时，甲醇的物质的量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，
故答案为：减小；
（2）由图象可知，时间达到t_B时，甲醇的物质的量为n_B，则甲醇的反应速率为v（CH₃OH）=$\frac{\frac{n{\;}_{B}}{V}}{t{\;}_{B}}$mol•（L•min）^-1，由方程式可知v（H₂）=2v（CH₃OH）=$\frac{2n{\;}_{B}}{t{\;}_{B}V}$mol•（L•min）^-1，
故答案为：$\frac{2n{\;}_{B}}{t{\;}_{B}V}$mol•（L•min）^-1；
（3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，体系的压强增大，正逆反应速率增大，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增加，由于温度不变，则平衡常数不变，达新平衡时，虽然氢气反应一部分，但由于体积的影响大于平衡移动的影响，则氢气的浓度增大，
故答案为：bc；
II．（1）依据图象分析可知AB是同温度下的平衡，平衡常数随温度变化，所以平衡常数不变，A点一氧化碳转化率为50%，B点一氧化碳转化率为70%，密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，A点平衡常数结合平衡三段式列式计算；
              CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）  10      20        0
变化量（mol）  5       10        5 
平衡量（mol）  5       10        5
平衡常数K=$\frac{\frac{5}{V}}{\frac{5}{V}×（\frac{10}{V}）{\;}^{2}}$=$\frac{V{\;}^{2}}{100}$；
B点一氧化碳转化率为70%，
则              CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）  10      20        0
变化量（mol）  7       14        7
平衡量（mol）  3       6         7
A、B两点时容器中，n（A）总：n（B）总=（5+10+5）：（3+6+7）=20：16=5：4；
故答案为：$\frac{V{\;}^{2}}{100}$；5：4；
（2）反应是气体体积减小的放热反应，
A．升高温度，平衡逆向移动，则氢气的转化率减小，故错误；
B． 加催化剂，平衡不移动，则氢气的转化率不变，故错误；
C． 通入CO，平衡正向移动，则氢气的转化率增大，故正确；   
D．通入H₂，虽然平衡正向移动，但氢气的转化率减小，故错误；
E．再通入5mol CO和10mol H₂，相对于压强增大，平衡正向移动，则氢气的转化率增大，故正确； 故选：CE；
（3）保证H₂浓度不变的情况下，增大容器的体积，则反应物，生成物的浓度均不变，即Qc仍然是等于K，仍然是平衡状态；
故答案为：C；

点评 本题考查了化学平衡的计算应用，图象分析，影响平衡的因素分析判断，化学平衡移动原理是解题关键，题目难度中等．