Question

【题目】煤化工中两个重要反应为： ①C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJmol﹣1 ，
②CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）．
（1）下列说法正确的是 ．
A.当反应①的容器中混合气体的密度不再变化时反应达到最大限度
B.反应②的熵变△S＞0
C.反应①中增加C固体的量能增大反应速率
D.在反应中②及时分离出产生的H2对正反应速率无影响
（2）若工业上要增加反应①的速率，最经济的措施为 ．
（3）现将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入2L恒容密闭容器中进行反应，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
		CO	H2O	H2	CO2
I	650	4	2	1.6	1.6	5
Ⅱ	900	2	1	0.5	0.5	3
Ⅲ	900	a	b	c	d	t

①实验I中，从反应开始到反应达到平衡时，H2O的平均反应速率为 ．
②CO（g）和H2O（g）反应的△H0 （ 填“大于”、“小于”或“等于”）
③实验III中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a、b必须满足的关系是 ， 与实验Ⅱ相比，化学平衡常数（填“增大”、“减小”或“不变”）．
④若在900℃时，实验II反应达到平衡后，向此容器中再加入1mol CO、0.5mol H2O、0.2mol CO2、0.5mol H2 ， 平衡向方向移动（填“正反应”、“逆反应”“不移动”）．
（4）CO、H2可用于甲醇和甲醚，其反应为（m、n均大于0）： 反应①：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣mkJmol﹣1
反应②：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣nkJmol﹣1
反应③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H＜0
则m与n的关系为 ．

Answer 1

【答案】
（1）A
（2）粉碎煤炭、增加H2O的浓度、使用合适的催化剂
（3）0.04mol/（L?min）；小于；a＜b；不变；正反应
（4）n＞2m
【解析】解：（1）A．因为反应①可知反应物C为固体，所以反应前后质量在变，又体积固定，所以当反应①的密度是变化值，当密度不再变化时反应达到最大限度，故A正确； B．反应物和生成物都是气体，且化学计量总数相等，故该反应的△S无法判断，故B错误；
C．碳为固体，增加其量不会影响反应速率，故C错误；
D．在反应中②及时分离出产生的H2相当于减小了反应物的浓度，逆反应速率瞬时减小，正反应速率会逐渐减小，故D错误；
故选：A；（2）根据反应①的特点，增加反应速率最经济的方法有：一是将C固体粉碎，增加反应接触面积从而增加反应速率，二是增加水蒸气的浓度来增加反应速率，三是采用合适的催化剂来提高反应速率，所以答案是：粉碎煤炭、增加H2O的浓度、使用合适的催化剂；（3）①根据方程式可知v（H2O）=v（CO2），则v（H2O）=v（CO2）= =0.04mol/（Lmin），所以答案是：0.04mol/（Lmin）；
②实验I达平衡时，

	H2O（g）+	CO（g）	CO2（g）+	H2（g）
初始	1mol/L	2mol/L	0	0
转化	0.8mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L
平衡	0.2mol/L	1.2mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L

根据K= 计算可得该反应在650℃时平衡常数数值为K= =2.67，
实验Ⅱ达平衡时，

	H2O（g）+	CO（g）	CO2（g）+	H2（g）
初始	1mol/L	0.5mol/L	0	0
转化	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L
平衡	0.75mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L

根据K= 计算可得该反应在900℃时平衡常数数值为K= = ，可见温度升高K减小，反应为放热反应，△H＜0
所以答案是：小于；
③CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）反应中，CO和H2O的计量数相同，当CO和水蒸气的物质的量相等时二者转化率相等，故当水蒸气的物质的量大于CO时，CO的转化率大于水蒸气，则a＜b；又平衡常数仅与温度有关，所以实验III中与实验Ⅱ相比，化学平衡常数不变；
所以答案是：a＜b；不变；
④在900℃时，实验II反应达到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H2O、0.2mol CO2、0.5mol H2 ， 此时有2.5molCO、1mol H2O、0.7mol CO2、1mol H2 ， 则c（CO）=1.25molL﹣1 ， c（H2O）=0.5molL﹣1 ， c（CO2）=0.35molL﹣1 ， c（H2）=0.5molL﹣1 ， 此时Q= =0.28＜K，故反应应向正反应方向进行，所以答案是：正反应；（4）①：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣mkJmol﹣1
②：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣nkJmol﹣1
③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H＜0
根据盖斯定律，②﹣①×2可得③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=（2m﹣n）＜0，所以n＞2m，所以答案是：n＞2m．
【考点精析】认真审题，首先需要了解化学平衡状态本质及特征(化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）)．