Question

开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面．
（1）由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已进入大规模生产．如采取以CO和H₂为原料合成乙醇，化学反应方程式：2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）若密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，在催化剂作用下反应生成乙醇：CO的转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数：K=

 

；
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间t_A

 

t_C（填“＜”，“＞”，“=”）．
（2）目前工业上也可以用CO₂来生产甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0若将6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化的曲线如右图所示（实线）．

①请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线．
②仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是

 

，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是

 

．

Answer 1

考点：转化率随温度、压强的变化曲线

专题：

分析：（1）①求出平衡状态时各物质的浓度，根据化学平衡常数表达式计算得到答案；
②根据图象中，外界条件的不同，比较化学反应速率，从而得到答案；
（2）①曲线I与原曲线相比达到平衡的时间减少，说明反应速率快，而平衡时氢气的物质的量增加，说明平衡向逆反应方向移动，由于正方应是体积减小的可逆反应，所以改变的条件只能是升高温度；曲线Ⅱ与原曲线相比达到平衡的时间减少，说明反应速率快，而平衡时氢气的物质的量减少，这说明平衡向正反应方向移动，由于正方应是体积减小的放热的可逆反应，所以改变的条件只能是增大压强；
②根据图象可知平衡时氢气的物质的量是2mol，消耗氢气的物质的量是8mol-2mol=6mol，所以根据方程式可知平衡时生成甲醇的物质的量是2mol，据此画出图象．

解答： 解：（1）①2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）
起始浓度（mol/L） 1     2          0        0
转化浓度（mol/L）0.5    1.0       0.25    0.25
平衡浓度（mol/L）0.5    1.0       0.25    0.25
根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知，该温度下反应的平衡常数K=

0.25×0.25

0．52×1．04

=0.25，故答案为：0.25；
②根据图象可知，C点温度和压强均大于A点温度和压强，所以C点反应速率快，达到平衡的时间少，故答案为：＞；
（2）①根据图象可知平衡时氢气的物质的量是2mol，消耗氢气的物质的量是8mol-2mol=6mol，所以根据方程式可知平衡时生成甲醇的物质的量是2mol，因此图象可表示为：，故答案为：；
②曲线I与原曲线相比达到平衡的时间减少，说明反应速率快，而平衡时氢气的物质的量增加，说明平衡向逆反应方向移动，由于正方应是体积减小的可逆反应，所以改变的条件只能是升高温度，即正方应是放热反应；曲线Ⅱ与原曲线相比达到平衡的时间减少，说明反应速率快，而平衡时氢气的物质的量减少，这说明平衡向正反应方向移动，由于正方应是体积减小的放热的可逆反应，所以改变的条件只能是增大压强，故答案为：升高温度、加压．

点评：本题考查化学反应速率计算、化学平衡影响因素、化学平衡常数及其计算等，难度中等，注意基础知识理解掌握，注意掌握三段式解题法．