题目内容
工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）+Q
（1）能判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同） ．
A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
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
（2）如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
①由表中数据判断该反应Q （填“＞”、“=”或“＜”）0；
②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 ．
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是 ．
a．升温 b．加入催化剂 c．增加CO的浓度 d．加入H2加压 e．加入惰性气体加压 f．分离出甲醇
（4）寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题．现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件均相同）：
①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由： ．
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）+Q
（1）能判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）
A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
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
（2）如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是
a．升温 b．加入催化剂 c．增加CO的浓度 d．加入H2加压 e．加入惰性气体加压 f．分离出甲醇
（4）寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题．现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件均相同）：
①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由：
考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素,化学平衡的计算
专题：化学平衡专题
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升高温度，可逆反应向吸热反应方向移动，根据平衡常数与温度变化关系确定焓变；
②转化率=
×100%，根据平衡浓度计算出平衡常数来确定温度；
（3）要提高CO的转化率，必须使可逆反应向正反应方向移动；
（4）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低．
（2）①升高温度，可逆反应向吸热反应方向移动，根据平衡常数与温度变化关系确定焓变；
②转化率=
| n(CO)(反应) |
| n(CO)(反应开始) |
（3）要提高CO的转化率，必须使可逆反应向正反应方向移动；
（4）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低．
解答：
解：（1）A．无论反应是否达到平衡状态，生成CH3OH的速率与消耗CO的速率始终相等，所以不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
B．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
C．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
D．反应达到平衡状态时，CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
故选CD；
（2）①升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0，所以Q＞0，故答案为：＞；
②平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率=
×100%=
=80%，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）单位为mol/L
反应开始 1mol/L 3mol/L 0
反应 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L
平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L
平衡常数K=
=2.04，所以是250℃；
故答案为：80%；250℃；
（3）a．该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故错误；
b．催化剂对平衡移动无影响，故错误；
c．增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，故错误；
d．加入H2加压，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；
e．加入惰性气体加压，参加反应的气体压强不变，平衡不移动，故错误；
f．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；
故选df；
（4）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低，故选择Z，故答案为：选择Z，催化活性高、速度快、反应温度较低．
B．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
C．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
D．反应达到平衡状态时，CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
故选CD；
（2）①升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0，所以Q＞0，故答案为：＞；
②平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率=
| n(CO)(反应) |
| n(CO)(反应开始) |
| (1-0.4)mol |
| 2mol |
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）单位为mol/L
反应开始 1mol/L 3mol/L 0
反应 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L
平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L
平衡常数K=
| 0.8mol/L |
| .2mol/L．(1.4mol/L)2 |
故答案为：80%；250℃；
（3）a．该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故错误；
b．催化剂对平衡移动无影响，故错误；
c．增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，故错误；
d．加入H2加压，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；
e．加入惰性气体加压，参加反应的气体压强不变，平衡不移动，故错误；
f．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；
故选df；
（4）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低，故选择Z，故答案为：选择Z，催化活性高、速度快、反应温度较低．
点评：本题考查了影响化学平衡移动的因素、平衡状态的判断等知识点，易错选项是（3）C，注意加入CO虽然能使平衡向正反应方向移动，但一氧化碳的转化率降低，为易错点．
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