Question

17．煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程．
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：
C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
一定温度下，在一个容积固定的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是bc．（填字母）
a．容器中的压强不再改变
b.1mol H-H键断裂的同时断裂2mol H-O键
c．v_正（CO）=v_逆（H₂O）
d．c（CO）=c（H₂）
（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3

实验1中以v（CO）表示的反应速率为0.16mol/（L•min）．
（3）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产甲醇．一定条件下发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），如图表示该反应进行过程中能量的变化．在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂反应达到平衡后，降低温度能使c（CH₃OH）增大（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，可由此进行判断；
（2）由表中数据可知，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算v（CO）；
（3）第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时CO₂的物质的量比第一组的一半少，表明该反应为放热反应，降温平衡正向进行．

解答 解：（1）a．反应前后气体的物质的量不发生变化，容器中始终压强不变，不能说明反应到达平衡，故a错误；
b．l molH-H键断裂的同时断裂2mol H-O键，断裂2mol H-O键同时生成l molH-H键，说明反应到达平衡，故b正确；
c．根据反应可知，自始至终v_正（CO）=v_正（H₂O），若v_正（CO）=v_逆（H₂O），则v_正（H₂O）=v_逆（H₂O），说明反应到达平衡，故c正确；
d．根据反应可知，自始至终c（CO）=c（H₂），不能说明反应到达平衡，故d错误；
故选：bc；
（2）由表中数据可知，CO的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol，v（CO）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{1.6mol}{2L}}{5min}$=0.16mol/L•min，故答案为：0.16mol/（L•min）；
（3）实验1中CO的转化率为$\frac{4mol-2.4mol}{4mol}$×100%=40%，实验2中CO的转化率为$\frac{2mol-1.6mol}{2mol}$×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，逆反应是吸热反应，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂反应达到平衡后，反应为：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），降低温度平衡正向进行，能使c（CH₃OH）增大，
故答案为：增大．

点评 本题考查反应速率、化学平衡状态判断、化学平衡有关计算、图象和数据的分析应用，题目难度中等，注意对知识的理解与掌握，是对学生能力的考查．