题目内容
在恒温恒容的密闭容器中，工业上常用反应①制备甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1＜0；其中的原料气常用反应②来制备：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H2．根据题意完成下列各题：
（1）判断反应①达到平衡状态的标志是 （填字母）．
a．CO体积分数保持不变
b．CO和CH3OH浓度相等
c．容器中气体的压强不变
d．CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）欲提高反应①CO中的转化率，下列措施可行的是 （填字母）．
a．向装置中再充入N2
b．升高温度
c．改变反应的催化剂
d．向装置中再充入H2
（3）一定条件下，反应②中CH4的平衡转化率与温度的关系如图所示．
则△H2 0（填“＜”、“＞”或“=”）．在T℃时的1L密闭容器中，充入1mol CH4和3mol H2O（g），发生反应②，经过5min达到平衡，此时CH4的转化率为50%，则从开始到平衡，H2的平均反应速率为 ，T℃时该反应的平衡常数为 ；
（4）若向此1L密闭容器中，加入1mol CH4、5mol H2O（g）、1mol CO和3mol H2，发生反应②，若温度仍为T℃，此时v（正） v（逆）（填“＜”、“＞”或“=”）．若改变反应温度，达到新平衡时， mol＜n（H2O）＜ mol．
（1）判断反应①达到平衡状态的标志是
a．CO体积分数保持不变
b．CO和CH3OH浓度相等
c．容器中气体的压强不变
d．CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）欲提高反应①CO中的转化率，下列措施可行的是
a．向装置中再充入N2
b．升高温度
c．改变反应的催化剂
d．向装置中再充入H2
（3）一定条件下，反应②中CH4的平衡转化率与温度的关系如图所示．
则△H2（4）若向此1L密闭容器中，加入1mol CH4、5mol H2O（g）、1mol CO和3mol H2，发生反应②，若温度仍为T℃，此时v（正）
考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素,转化率随温度、压强的变化曲线
专题：化学平衡专题
分析：（1）平衡标志是反应的正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变
（2）欲提高反应①CO中的转化率，改变条件使平衡正向进行分析；
（3）依据图象变化分析甲烷转化率随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应，依据化学平衡三段式列式，结合反应速率和平衡常数概念计算；
（4）计算浓度商和平衡常数比较确定反应进行的方向，温度变化，平衡发生移动，依据极值方法分析判断水蒸气的物质的量数值范围．
（2）欲提高反应①CO中的转化率，改变条件使平衡正向进行分析；
（3）依据图象变化分析甲烷转化率随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应，依据化学平衡三段式列式，结合反应速率和平衡常数概念计算；
（4）计算浓度商和平衡常数比较确定反应进行的方向，温度变化，平衡发生移动，依据极值方法分析判断水蒸气的物质的量数值范围．
解答：
解：（1）恒温恒容的容器内进行反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
a．平衡状态各组分的含量不变，CO体积分数保持不变，证明反应达到平衡，故a正确；
b．甲醇和一氧化碳的起始量和消耗量决定，容器中甲醇浓度与CO浓度相等不能证明反应达到平衡，故B错误；
c．反应前后是气体体积减小的反应，容器中气体的压强不变，说明反应达到平衡状态，故c正确
d．化学反应速率之比等于化学方程式中计量数之比，CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等，说明甲醇和一氧化碳正反应速率相同，反应正向进行不能说明反应达到平衡，故d错误；
e．容器中混合气体的密度保持不变，混合气体的密度=
，反应过程中气体质量守恒，容器体积相同，密度不变，不能证明反应达到平衡，故e错误；
故答案为：ac；
（2）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），
a．向装置中再充入N2，恒温恒容条件下，体系总压增大，分压不变，平衡不动，故a不符合；
b．反应是放热反应，升高温度平衡那你想进行，转化率减小，故b不符合；
c．改变反应的催化剂，改变反应速率，不能改变化学平衡，转化率不变，故c不符合；
d．向装置中再充入H2，提高一氧化碳转化率，故d正确；
故答案为：d；
（3）图象变化分析甲烷转化率随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应，△H＞0，在T℃时的1L密闭容器中，充入1mol CH4和3mol H2O（g），发生反应②，经过5min达到平衡，此时CH4的转化率为50%，则
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
起始量（mol） 1 3 0 0
变化量（mol）0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量（mol）0.5 2.5 0.5 1.5
H2的平均反应速率=
=0.3mol/L?min；
平衡常数K=
=1.35（mol/L）2；
故答案为：＞；0.3mol/L?min，1.35；
（4）若向此1L密闭容器中，加入1mol CH4、5mol H2O（g）、1mol CO和3mol H2，发生反应②，若温度仍为T℃．平衡常数K=1.35，Qc=
=5.4＞1.35，所以反应逆向进行，v（正）＜v（逆），若改变反应温度，达到新平衡时，
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
1 5 1 3
0 4 2 4
2 6 0 2
得到水蒸气的物质的量介于4-6间；
故答案为：＜；4；6．
a．平衡状态各组分的含量不变，CO体积分数保持不变，证明反应达到平衡，故a正确；
b．甲醇和一氧化碳的起始量和消耗量决定，容器中甲醇浓度与CO浓度相等不能证明反应达到平衡，故B错误；
c．反应前后是气体体积减小的反应，容器中气体的压强不变，说明反应达到平衡状态，故c正确
d．化学反应速率之比等于化学方程式中计量数之比，CH3OH的生成速率与CO的消耗速率相等，说明甲醇和一氧化碳正反应速率相同，反应正向进行不能说明反应达到平衡，故d错误；
e．容器中混合气体的密度保持不变，混合气体的密度=
| 气体质量 |
| 气体体积 |
故答案为：ac；
（2）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），
a．向装置中再充入N2，恒温恒容条件下，体系总压增大，分压不变，平衡不动，故a不符合；
b．反应是放热反应，升高温度平衡那你想进行，转化率减小，故b不符合；
c．改变反应的催化剂，改变反应速率，不能改变化学平衡，转化率不变，故c不符合；
d．向装置中再充入H2，提高一氧化碳转化率，故d正确；
故答案为：d；
（3）图象变化分析甲烷转化率随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应，△H＞0，在T℃时的1L密闭容器中，充入1mol CH4和3mol H2O（g），发生反应②，经过5min达到平衡，此时CH4的转化率为50%，则
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
起始量（mol） 1 3 0 0
变化量（mol）0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量（mol）0.5 2.5 0.5 1.5
H2的平均反应速率=
| ||
| 5min |
平衡常数K=
(
| ||
| 0.5×2.5 |
故答案为：＞；0.3mol/L?min，1.35；
（4）若向此1L密闭容器中，加入1mol CH4、5mol H2O（g）、1mol CO和3mol H2，发生反应②，若温度仍为T℃．平衡常数K=1.35，Qc=
| 1×33 |
| 1×5 |
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
1 5 1 3
0 4 2 4
2 6 0 2
得到水蒸气的物质的量介于4-6间；
故答案为：＜；4；6．
点评：本题考查了化学平衡影响因素分析，平衡标志的分析判断，平衡常数和反应速率的计算应用是解题关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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