Question

11．工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
（1）下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是d（填序号）．
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗1mol CO，同时生成1mol CH₃OH
（2）如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．
①该反应的焓变△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁＞K₂
③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是b．
a．升高温度            b．将CH₃OH（g）从体系中分离
c．使用合适的催化剂    d．充入He，使体系总压强增大．

Answer 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）①根据温度对化学平衡的影响来回答，先拐先平温度高T₂＞T₁，CO转化率减小，说明升温平衡逆向进行；
②温度对化学平衡常数的影响和反应的吸放热有关，平衡逆向进行平衡常数减小；
③化学平衡正向移动可增加甲醇产率；

解答 解：（1）a．由方程式可以看出，反应前后气体的物质的量不相等，只有达到平衡状态，容器压强不发生变化，能判断反应达到平衡状态，故a不符合；
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，即正逆反应速率相等，所以能判断反应达到平衡状态，故b不符合；
c、一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变是平衡的标志，故c不符合；
d、一定条件下，单位时间内消耗1molCO，同时生成1mol CH₃OH，只能表明正反应速率，不能表示正逆反应速率相等，故d符合．
故答案为：d．
（2）①反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）中，反应向右进行，一氧化碳的转化率增大，温度升高，化学平衡向着吸热方向进行，根据图中的信息可以知道先拐先平温度高：T₂＞T₁，温度越高CO转化率越小，说明升温平衡逆向进行，逆反应为吸热反应，所以正反应是放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
②对于放热反应，温度越高，平衡逆向进行化学平衡常数越小，因为图象分析可知T₂＞T₁，所以K₁＞K₂，
故答案为：＞；
③a、若容器容积不变，升高温度，反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡逆向移动，甲醇产率降低，故a错误；
b、将CH₃OH（g）从体系中分离，反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡正向移动，甲醇产率增大，故b正确；
c、使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动，甲醇的转化率不变，故c错误；
d、若容器容积不变，充入He，使体系总压强增大，单质各组分的浓度不变，化学平衡不移动，甲醇的转化率不变，故d错误；
故答案为：b；

点评 本题是一道关于化学平衡状态的判断、化学平衡的移动影响因素，平衡状态的判断方法，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度中等．