Question

1．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）
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）CDE．
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．混合气体的相对平均分子质量不变
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
E．气体的压强不再改变
（2）表所列数据是该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

某温度下，将2molCO和6molH₂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80%，此时的温度为250℃．
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是df．
a．升温   b．加入催化剂    c．增加CO的浓度    d．恒容下加入H₂使压强变大
e．恒容下加入惰性气体使压强变大   f．分离出甲醇
（4）在250℃时，测得某密闭容器中各物质的物质的量浓度见表：

CO	H2	CH3OH
0.5mol•L-1	2mol•L-1	6mol•L-1

此时反应的正、逆反应速率的关系是：v_（正）＜v_（逆）（填“＞”“＜”或“═”）．

Answer 1

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）转化率=$\frac{n（CO）（反应）}{n（CO）（反应开始）}$，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）依据图表中的数据计算浓度商，和平衡常数比较分析判断反应进行方向；

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；
E．气体的压强不再改变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
故选：CDE；
（2）平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率=$\frac{n（CO）（反应）}{n（CO）（反应开始）}$=$\frac{（1-0.4）mol}{2mol}$=80%，
              CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）单位为mol/L
开始   1mol/L       3mol/L             0 
变化  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=$\frac{0.8mol/L}{0.2mol/L×（1.4mol/L）^{2}}$=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）当温度为850℃时，反应的平衡常数K=2.041，依据平衡常数概念计算，利用气体反应前后物质的量不变，可以用物质的量代替平衡浓度计算平衡常数，K=$\frac{6}{0.5×{2}^{2}}$=3＞K=2.041，平衡逆向进行，v（正）＜v（逆）；
故答案为：＜．

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．