Question

【题目】工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH。

（1）能判断反应达到平衡状态的依据是__________(填字母序号)。

A．2 ν逆(H2) = ν 正(CO)

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

E．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1

F、CO、H2、CH3OH的速率之比为1:2:1

（2）CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1,该反应△H_______0（填“＞”或“＜”）。

（3）一定温度下,将4a mol H2和2amol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50％，则：

①该反应的平衡常数为_______________。

②若此时再向该容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，判断平衡移动的方向是_______________（“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）；

③在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的，与原平衡相比，下列有关说法正确的是_____________（填字母）。

A．H2的浓度减小; 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， 增大;

（4）上图2表示在温度分别为T1、T2时，平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A_________ C(填“＞”、“=”或“＜”，下同)，A、C两点的化学平衡常数A_________ C，由状态B到状态A，可采用_____________的方法(填“升温”或“降温”)。

（5）如图是一定的温度和压强下和反应生成1 mol 过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学方程式__________________H的数值用含字母、Q的代数式表示）。

Answer 1

【答案】 CD ＜ 正向移动 BC ＜ = 升温 N2(g) +3H2(g)2NH3(g)H=－2(Q2-Q1)kJ/mol

【解析】(1)、 A. v逆(H2)=2v正(CO)=v正(H2)时该反应达到平衡状态，所以当2v逆(H2)=v正(CO)

时该反应没有达到平衡状态，故A错误；

B. 反应前后气体总质量不变、容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故B错误；

C. 反应前后气体的总质量不变但气体的总物质的量减小，其平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不变时各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；

D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确；

E. 容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1时，该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，故E错误；

F.CO、H2、CH3OH的速率之比为1:2:1时该反应可能达到平衡状态也可能没有达到平衡状态，因为没有明确反应方向，所以不能判断平衡状态，故F错误；

故答案选CD；

(2)、相同压强下，升高温度平衡向吸热方向移动，根据图知相同压强下升高温度CO转化率降低，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，△H<0，故答案为：<；

(3)、①.在一定温度下，若将4amolH2和2amolCO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50%，依据平衡三段式列式计算；

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始量(mol/L) a 2a 0

变化量(mol/L) 50%×a a 0.5a

平衡量(mol/L) 0.5a a 0.5a

则该反应的平衡常数K= =，故答案为： ；

②.若此时再向该容器中投入amolCO、2amolH2和amolCH3OH，则各物质的浓度为：c(CO) = 0.5amol/L+0.5amol/L = amol/L，c(H2) = mol/L+amol/L=2amol/L，c(CH3OH)=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，Q==<K，平衡正向移动，故答案为：正向移动；

③. 缩小体积压强增大，平衡正向移动，

A. 容器体积降为原来的一半，平衡正向移动，氢气的物质的量减少导致氢气浓度减小，但大于未减小容器体积时浓度，故A错误；

B. 压强增大，反应物、生成物浓度都增大，所以正逆反应速率都增大，故B正确；

C. 平衡正向移动，则甲醇的物质的量增加，故C正确；

D. 平衡正向移动，氢气的物质的量减少，甲醇的物质的量增大，所以重新平衡时减小，故D错误；故答案选C；

(4)、压强越大化学反应速率越大，压强A<C，所以反应速率A<C；化学平衡常数只与温度有关，A、C点温度相同，所以化学平衡常数相等；相同压强下，温度从T1到T2，氢气体积分数增大，平衡逆向移动，正反应是放热反应，升温平衡向吸热方向移动，说明T1<T2，则由B到A采用升温的方法，故答案为：<；=；升温；

（5）、由图可知，N2和H2反应生成1molNH3放出的热量为(Q2Q1)kJ，则该反应的热化学反应方程式为：N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H=－2(Q2-Q1)kJ/mol，

故答案为：N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H=－2(Q2-Q1)kJ/mol。