Question

3．（1）如图是某煤化工产业链的一部分：
已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$，已知此反应中生成1g氢气需吸热65.75KJ，它所对应反应的热化学方程式是C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.5KJ/mol
（2）向2L密闭容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O（l）
①该反应自发进行的条件是低温（填“低温”、“高温”或“任意温度”）
②下列叙述能说明容器内反应达到平衡状态的是D．
A．混合气体的平均相对分子质量保持不变   B．CO₂和H₂的体积分数保持不变
C．CO₂和H₂的转化率相等                D．混合气体的密度保持不变．

Answer 1

分析 （1）产业链中某反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$，反应的化学方程式为：H₂O（g）+C（s）?H₂（g）+CO（g），已知此反应中生成1g氢气需吸热65.75KJ，生成2g氢气放热=65.75KJ×2=131.5KJ，结合热化学方程式书写方法写出，标注物质聚集状态和对应反应的焓变；
（2）①自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，结合反应特征分析判断需要的条件；
②可能反应到达平衡时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些物理量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化，说明到达平衡．

解答 解：（1）产业链中某反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$，反应是碳和水蒸气反应生成氢气和一氧化碳，反应的化学方程式为：H₂O（g）+C（s）?H₂（g）+CO（g），已知此反应中生成1g氢气需吸热65.75KJ，生成2g氢气放热=65.75KJ×2=131.5KJ，结合热化学方程式书写方法写出，标注物质聚集状态和对应反应的焓变，反应的热化学方程式为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 KJ/mol，
故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 KJ/mol；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），熵变△S＜0，则反应焓变△H＜0，低温下满足△H-T△S＜0，
故答案为：低温；
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），
A、向2L密闭容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反应，所以混合气体的平均相对分子质量始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；   
B、向2L密闭容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反应，所以过程中CO₂和H₂的体积分数始终保持不变，故B错误；
C、向2L密闭容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反应，CO₂和H₂的转化率始终相等，不能确定反应是否达到平衡状态，故C错误；          
D、反应物是气体，生成物是液体，混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：D．

点评 本题考查了化学反应原理的分析，反应化学方程式和平衡常数的关系，热化学方程式书写方法和反应自发性的判断、化学平衡状态判断，难度中等，注意基础知识的积累．