Question

8．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料．工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇．已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示：

化学反应	平衡 常数	温度/℃
		500	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3

（1）据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．500℃时测得反应③在某时刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的浓度（mol•L^-1）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）对于反应③，在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是BC
A．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1
B．容器内压强保持不变
C．H₂的消耗速率与CH₃OH的消耗速率之比为3：1
D．容器内的密度保持不变．

Answer 1

分析 （1）分析反应特征可知平衡常数K₃=K₁×K₂，计算不同温度下反应③的平衡常数，结合温度变化分析判断反应焓变△H＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K₃=K₁×K₂；依据某时刻浓度商计算和平衡常数比较判断反应进行的方向；
（2）可逆反应达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断．

解答 解：（1）反应③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是气体体积减小的反应△S＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K₃=K₁×K₂，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应是放热反应，焓变△H＜0，在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得反应③在某时刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O （g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Q=$\frac{0.15×0.3}{0．{8}^{3}×0.1}$=0.87＜K=2.5，反应正向进行，V正＞V逆，
故答案为：K₁•K₂；＞；
（2）A．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1，不能判断正逆反应速率是否相等，无法判断是否达到平衡状态，故A错误；
B．该反应是体积减小的反应，容器内压强保持不变，表明正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，达到了平衡状态，故B正确；
C．H₂的消耗速率与CH₃OH的消耗速率之比为3：1，表示的是正逆反应速率，且满足计量数关系，说明达到了平衡状态，故C正确；
D．容器内的密度保持不变，反应方程式两边都是气体，气体的总质量不变，容器的容积固定，所以反应过程中气体的密度始终不变，所以密度不能作为判断平衡状态的依据，故D错误；
故选BC．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、本题考查了化学平衡影响因素分析判断、平衡移动的方向的判断等，题目综合性强，涉及的知识点较多，充分考查了学生对书写知识的掌握与理解，题目难度中等．