Question

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炭即可产生水煤气．反应为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1 一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是

 

（填字母，下同）
a．容器中的压强不变     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
3	900	a	b	c	d	t

①该反应的逆反应为

 

（填“吸”或“放”）热反应．
②若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），且t＜3min，则a、b应满足的关系是

 

（用含a、b的数学式表示）．
（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（单位为kJ?mol^-1）的变化．在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，下列措施中能使c（CH₃OH）增大的是

 

a．升高温度                 
b．充入N₂（g），使体系压强增大
c．将H₂O（g）从体系中分离出来
d．再充入0.5mol CO₂和1.5mol H₂．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素,等效平衡

专题：化学平衡专题

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）①根据温度变化，平衡时的生成物的物质的量的多少判断平衡移动的方向；
②使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，为等效平衡，该反应为反应前后气体的体积不发生变化，满足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可；
（3）要使c（CH₃OH）增大，平衡正向移动．

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：B、C；
（2）①根据CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）可知压强对平衡移动无影响，如果在650℃，H₂O、CO的物质的量改为1mol、2mol，达到平衡时CO的物质的量应为1.2mol，而900℃时CO的物质的量应为1.6mol，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，则逆反应为吸热，故答案是：吸热；
②使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，为等效平衡，该反应为反应前后气体的体积不发生变化，满足n（H₂O）：n（CO）=1：2即可，即b=2a，且a＞1，故答案为：b=2a．b=2a，且a＞1；
（3）a．升高温度，平衡逆向，故不选；
b．充入N₂（g），使体系压强增大，反应物的浓度不变，平衡不移动，故不选；
c．将H₂O（g）从体系中分离出来，平衡正向移动，故选；
d．再充入0.5mol CO₂和1.5mol H₂，相当于增大压强，平衡正向移动，故选；故答案为：C、D．

点评：本题考查化学平衡计算以及化学平衡移动等问题，题目难度中等，本题注意（2）②为易错点，注意把握等效平衡的理解．