Question

7．甲醇、乙醇、氨气等都是重要的化工原料．
（1）已知：CO（g）+2H₂ （g）═CH₃OH（g）△H=-91kJ/mol
①该反应的平衡常数K的表达式为K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$．
②能说明该反应达到平衡状态的是AD（填字母）．
A．2v_正（CO）=v_逆（H₂）    B．c（CO）：c（H₂）=1：2
C．恒容容器中，气体密度不变D．恒压容器中，气体体积不变
③该反应达到化学平衡时，要使平衡正向移动，且反应速率、H₂平衡转化率、平衡时甲醇的体积分数均增大，可采取的措施是AD（填字母）．
A．增加CO的浓度    B．增加H₂的浓度    C．降低温度     D．增大压强
（2）已知3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）．一定温度下，在如图所示的2个容器中分别充入3mol H₂、2molN₂，达平衡时，N₂的浓度分别为c₁、c₂，NH₃的体积分数分别为W₁、W₂，则 c₁＜2c₂，W₁＞W₂   （填“＞”、“＜”或“=”）
（3）合成氨气的反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），一定温度下，在体积固定的容器中各投入2mol N₂、4mol H₂和适量催化剂，平衡时，N₂的转化率＜H₂的转化率（填“＞”、“＜”或“=”）．欲达到相同的平衡状态，还可在该容器中起始时同时加入1mol N₂、1mol H₂、2molNH₃．

Answer 1

分析 （1）①K=$\frac{生成物平衡浓度幂之积}{反应物平衡浓度幂之积}$；
②根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
③用化学反应速率和化学平衡综合分析又快又多地生产甲醇；
（2）当体积扩大2倍，若平衡不移动，各物质的浓度是原来的2倍，但实际上减压平衡向气体体积增大的方向移动；
（3）如加入N₂和H₂物质的量之比为1：3，二者的转化率相等，此时加入2molN₂和4molH₂，n（N₂）：n（H₂）＞1：3，加入N₂的量相对较多，则达到平衡时，H₂的转化率将高于N₂；恒温恒容条件下，对于气体体积可变的反应，投料要与原平衡折算等量才能建立等效平衡．

解答 解：（1）①K=$\frac{生成物平衡浓度幂之积}{反应物平衡浓度幂之积}$=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$，
故答案为：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
②A．2v_正（CO）=v_逆（H₂），不同物质表达速率时，方向相反，且与计量数成比例，说明正逆反应速率相等，达到平衡，故A正确；    
B．达平衡时是各物质的浓度保持不变，c（CO）：c（H₂）=1：2不一定达到平衡，故B错误；
C．气体的总质量不变，容器的体积不变，气体密度始终不变，则密度不变时不一定达到平衡，故C错误；
D．这是一个气体体积缩小的反应，在恒压容器中，当气体体积不变，则各物质的量保持不变，达到平衡状态，故D正确；
故答案为：AD；
③A．增加CO的浓度，平衡正向移动，且反应速率、H₂平衡转化率、平衡时甲醇的体积分数均增大，故A正确；
B．增加H₂的浓度，CO的转化率增大，H₂平衡转化率反而降低，故B错误；
C．降低温度，反应速率减慢，故C错误；
D．增大压强，平衡正向移动，且反应速率、H₂平衡转化率、平衡时甲醇的体积分数均增大，故D正确；
故答案为：AD；
（2）当体积扩大2倍，若平衡不移动，各物质的浓度是原来的$\frac{1}{2}$，但实际上减压平衡向气体体积增大的方向移动，即逆方向移动，NH₃的体积分数减小，N₂的浓度在减小的基础上略有增加，
故答案为：＜；＞；
（3）如加入N₂和H₂物质的量之比为1：3，平衡时二者的转化率相等，此时加入2molN₂和4molH₂，n（N₂）：n（H₂）＞1：3，加入N₂的量相对较多，则达到平衡时，H₂的转化率将高于N₂；恒温恒容条件下，对于气体体积可变的反应，投料要与原平衡折算等量才能建立等效平衡，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
原始投料：2mol    4mol       0mol
现在投料：1mol    amol       bmol
向右折算：$\frac{b}{2}$mol    $\frac{3b}{2}$mol     0mol
则1mol+$\frac{b}{2}$mol=2mol，amol+$\frac{3b}{2}$mol=4mol，解得a=1mol，b=2mol，
故答案为：＜；1；2．

点评 本题考查了化学平衡常数表达式的书写，化学平衡状态的判断，化学平衡的移动，难度不大，注意恒温恒容条件下等效平衡的建立．