Question

如图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：，它所对应反应的化学方程式是
_________________________________。
（2）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应l0min后测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度（mol/L）	0.2	0.1	0.4

 
①该时间段内反应速率v(H₂)=      
②比较此时正、逆反应速率的大小：v_正       v_逆（填“>”、“<”或“=”）
③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，平衡常数K          (填“增大”、“减小” 或“不变”)。
（3）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N₂ (g) + O₂ (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。

反应	大气固氮		工业固氮
温度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

 
A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行
B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大

Answer 1

（1）C+H₂O (g)CO + H₂     （2分）              
（2）①0.08mol/(L·min)  ② ＞   ③ 正向 ，不变 （各1分，共4分） 
（3）BC   （2分）

解析试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据平衡表达式可知，生成物为CO、H₂，反应物含有H₂O，三者化学计量数分别为1、1、1，根据原子守恒可知，另一反应物为固体C，因此该反应的化学方程式为C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）。
（2）①由表中数据可知，l0min内甲醇的浓度变化为0.4mol/L，所以用甲醇表示的反应速率v（CH₃OH）＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol/（L?min）。又因为速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）＝2v（CH₃OH）＝2×0.04mol/（L?min）＝0.08mol/（L?min）。
②10min时，CO的浓度为0.1mol/L，氢气的浓度为0.2mol/L，甲醇的浓度为0.4mol/L，故此时的浓度商，小于平衡常数160，故反应向正反应进行，即v_正＞v_逆。
③容器的体积缩小一半，压强增大，平衡向体积减小的方向移动，故平衡向正反应移动；平衡常数只受温度影响，与压强无关，温度不变，平衡常数不变。
（3）A、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应进行的难易程度无关，故A错误；B、大气固氮的进行程度很小，利用大气固氮原理进行工业生成，产率很小，没有实际意义，故B正确；C、合成氨是放热反应，温度越低，有利于平衡向正反应移动，反应的转化率越高，反应越完全，故C正确；D、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应速率无关，故D错误
考点：考查可逆反应速率、平衡常数的计算与应用以及外界条件对反应速率和平衡状态的影响等