Question

如图1是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：K=

c(H2)?c(CO)

c(H2O)

，写出它所对应反应的化学方程式：

 

（2）合成气中的CO气体的重要用途之一是用于高炉炼铁，其基本反应为：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）△H＞0．已知在1100℃时，该反应的化学平衡常数K=0.263．
①下列不能作为判断该反应达到平衡状态的依据是

 

（选填编号）．
a．v_正（CO₂）=v_逆（CO）              
b．容器内气体总压强不再变化
c．容器内气体质量不再变化       
d．混合气体中碳元素的质量分数不再变化
②温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，此时平衡常数K值

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）；
③1100℃时测得高炉中，c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，则在这种情况下，该反应向

 

进行（填“正向”或“逆向”），判断依据是

 

．
④若该反应在体积固定的密闭容器中进行，在一定条件下达到平衡状态，改变下列条件再达平衡后判断：
升高温度，混合气体的平均相对分子质量

 

（填“增大、减小或不变”）；充入CO并重新平衡后，混合气体的密度

 

（填“增大、减小或不变”）．
⑤该反应的逆反应速率随时间变化情况如图2所示．如果在t₃时增加CO的量，t₄时反应又处于新平衡状态，
请在上图画出t₃～t₅时间段的v_逆变化曲线．
（3）目前工业上也可用CO₂来生产燃料甲醇，有关反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1，现向体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂ 反应达到平衡后，下列措施能使

c(CH3OH)

c(CO2)

增大的是

 

（填序号）．
A．升高温度      B．再充入H₂     C．再充入CO₂D．将H₂O（g）从体系中分离    E．保持体积不变，充入He（g）     F．增大容器体积，减小压强．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断

专题：

分析：（1）根据平衡常数的定义判断反应的方程式；
（2）①反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度不再变化，据此分析；
②反应是吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大；
③依据浓度计算浓度商结合平衡常数进行比较判断反应进行的方向；
④根据影响化学平衡移动的因素来确定改变量；
⑤增加CO的量，会促使平衡正向移动，正逆反应速率都要加快，据此回答；
（3）使

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）向着正向移动，据此根据平衡移动原理进行分析．

解答： 解：（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，所以该反应的方程式为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案为：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）①反应FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）中a．v_正（CO₂）=v_逆（CO），说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a不选；
b．反应前后气体体积不变，容器中气体压强始终不变，所以容器内气体总压强不再变化，不能说明反应达到平衡状态，故选；
c．反应前后气体质量不同，容器内气体质量不再变化，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故c不选；
d．混合气体中碳元素的质量分数不再变化，说明气体质量不变，反应达到平衡状态，故不选；
故答案为：b；
②已知1100℃时K=0.263．反应是吸热反应，温度升高，化学平衡正向移动后达到新的平衡，高炉内CO₂和CO的体积比值会增大，平衡常数增大，
故答案为：增大；
③1100℃时测得高炉中c（CO₂）=0.025mol?L^-1，c（CO）=0.1mol?L^-1，浓度商Q=

0.025mol/L

0.1mol/L

=0.25＜K=0.263，说明平衡正向进行，反应未达到平衡，v_正＞v_逆；
故答案为：正向；因为Q=c（CO₂）/c（CO）=0.25＜0.263；
④升温平衡正向移动，气体物质的量不变，混合气体质量增大，所以平均相对分子质量增大；容器体积不变，充入CO，气体质量增大，密度增大，
故答案为：增大；增大；
⑤在t₃时增加CO的量，会使得正逆反应速率都加快，正反应速率在原来的基础上逐渐加快，图为，故答案为：．
（3）

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）向着正向移动，
A．升高温度，该反应放热，升高温度，平衡向着逆向移动，

c(CH3OH)

c(CO2)

减小，故A错误；
B．再充入H₂，平衡向着正向移动，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，故B正确；
C．再充入CO₂，平衡向着正向移动，但是二氧化碳浓度增加的大于甲醇增大浓度，

c(CH3OH)

c(CO2)

减小，故C错误；
D．将H₂O（g）从体系中分离，平衡向着正向移动，

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，故D正确；
E．充入He（g），各组分浓度不变，平衡不移动，

c(CH3OH)

c(CO2)

不变，故E错误；
F、增大容器体积，减小压强，平衡逆向移动，

c(CH3OH)

c(CO2)

减小，故F错误；
故答案为：BD．

点评：本题考查了化学平衡状态的判断、平衡常数的意义以及影响化学反应速率的因素、化学反应速率的求算、反应进行的方向的判断，等知识，注意知识的归纳和梳理是解题的关键，题目难度中等．