题目内容

9．工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；△H
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）CD．
A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等     B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变          D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）
温度250℃300℃35℃
K2.0410.2700.012
某温度下，将2mol CO和6mol H2充人2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得 c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为80%，此时的温度为250℃．
（3）要提髙CO的转化率，可以采取的措施是df．
a．升温b．加人催化剂 c．增加CO的浓度 d．加入H2加压e．加人惰性气体加压 f．分离出甲醇
（4）300℃时，在一定的压强下，5mol CO与足量的H2在催化剂的作用下恰好完全反应变 化的热量为454KJ．在该温度时，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投人反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物投入量1molCO
2molH2		2mol
CH3OH		2mol
CH3OH
平
均
数
据		CH3OH的浓度（mol/L）c1c2c3
反应的能量变化aKJbKJcKJ
体系压强P1P2P3
反转化率应物 a1a2a3
下列说法正确的是D  A.2c1＞C3 B．a+b＜90.8    C.2p2＜p3  D．a1+a3＜1．

分析 （1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
（2）转化率=$\frac{已转化的物质的量}{起始的物质的量}$×100%，根据平衡浓度计算出平衡常数来确定温度；
（3）要提高CO的转化率，必须使可逆反应向正反应方向移动；
（4）A．甲、丙相比较，把甲等效为开始加入1molCH3OH，丙中甲醇的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动；
B．由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为$\frac{454kJ}{5}$=90.8kJ，甲、乙平衡状态相同，平衡时相同物质的物质的量相等，令平衡时甲醇为nmol，计算反应热数值；
C．比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动；
D．甲、乙处于相同的平衡状态，则α1+α2=1，由C的分析可知α2＞α3．

解答 解：（1）A．无论反应是否达到平衡状态，生成CH3OH的速率与消耗CO的速率始终相等，所以不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
B．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
C．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
D．反应达到平衡状态时，CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
故选CD；
（2）平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率=$\frac{（1-0.4）mol}{2mol}$=80%，
         CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）单位为mol/L
反应开始 1mol/L    3mol/L      0
反应     0.8mol/L  1.6mol/L    0.8mol/L
平衡      0.2mol/L  1.4mol/L  0.8mol/L
平衡常数K=$\frac{0.8mol/L}{0.2mol/L×（1.4mol/L）^{2}}$=2.04，所以是250℃；
故答案为：80%；250℃；
（3）a．该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故错误；
b．催化剂对平衡移动无影响，故错误；
c．增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，故错误；
d．加入H2加压，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；
e．加入惰性气体加压，参加反应的气体压强不变，平衡不移动，故错误；
f．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；
故选df；
（4）A．甲、丙相比较，把甲等效为开始加入1molCH3OH，丙中甲醇的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故2c1＜c3，故A错误；
B．由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为$\frac{454kJ}{5}$=90.8kJ，甲、乙平衡状态相同，令平衡时甲醇为nmol，对于甲容器，a=90.8n，等于乙容器b=90.8（1-n），故a+b=90.8，故B错误；
C．比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故2p2＞p3，故C错误；
D．甲、乙处于相同的平衡状态，则α1+α2=1，由C的分析可知α2＞α3，所以a1+a3＜1，故D正确，
故答案为：D．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡的计算、平衡状态的判断、平衡常数的计算与运用以及等效平衡问题，难度较大，注意（4）题为易错点、难点，注意理解等效平衡问题．

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（1）从反应开始到平衡状态，生成C的平均反应速率为0.2mol/（L．min）．
（2）x=4．    t℃时，该反应的化学平衡常数K=0.037（小数点后保留三位）．
（3）下列说法中可说明该反应已达化学平衡状态的有BC             （填字母）．
A．总压保持不变         B．各物质的浓度不再变化   C．相同时间内消耗3mol A同时生成1molB
D．混合气体的密度不变   E．混合气体的平均相对分子质量不变
（4）若向原平衡混合物的容器中再充入a molC，在t℃时达到新的平衡，此时B的物质的量为（0.8+0.2a）mol（用含a的代数式表示）．若再充入少量Ne，平衡不移动（填“左”、“右”或“不”）．
（5）保持温度和容积不变，对原平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡向右移动的是D（填字母）．
A．均减半         B．均加倍        C．均增加0.4mol     D．均减少0.4mol．
1．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义．以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
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（2）平衡后，若要提高H2的转化率，可以采取的措施有CD．
A．加了催化剂     B．增大容器体积C．降低反应体系的温度    D．加入一定量N2
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T/℃200300400
KK1K20.5
请完成下列问题：
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②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是C（填序号字母）
A．容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2B．v（N2）正=3v（H2）逆
C．容器内压强保持不变D．混合气体的密度保持不变
③400℃时，反应2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的化学平衡常数为2．当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和 1mol时，则该反应的v（N2）正＞ v（N2）逆（填“＜”“＞”或“=”）．
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A．50 mL  1 mol•L-1  NaCl溶液B．100 mL 0.5mol•L-1CaCl2溶液
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