Question

工业上一般在恒容密闭容器中可以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）__________。

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. 容器中气体的压强不再改变

（2）下表所列数据是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

①由表中数据判断该反应的△H__________0（填“>”、“="”" 或“<”）；

②某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO) =" 0.2" mol/L，则CO的转化率为__________，此时的温度为__________。

（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________。

a. 升温                b. 加入催化剂

c. 增加CO的浓度        d. 恒容下加入H₂使容器内压强变大

e. 分离出甲醇          f. 恒容下加入惰性气体使容器内压强变大

（4）在250℃时，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量浓度见下表:

CO	H2	CH3OH
0.5 mol·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“<”）。

（5）如图1所示，甲为恒容密闭容器，乙为恒压密闭容器。在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的H₂和CO，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生上述反应，并维持反应过程中温度不变。在图2中标出甲、乙两容器中CO的转化率随时间变化的对应图像(在图２相应曲线右侧的框格中分别标注“甲”、“乙”)。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

（1）CDE（2分）

（2）① <（2分）     ②80%（2分）        250℃（2分）

（3）d e（2分）

（4）< （2分）

（5）（2分）

【解析】

试题分析：（1）A、CH₃OH的生成速率与CO的消耗速率都表示正反应速率，自始至终反应速率都按1：1进行，不能说明到达平衡，故A错误；

B、都为气体，容器的体积不变，混合气体的总质量不变，密度自始至终为定值，不能说明可逆反应到达平衡，故B错误；

C、混合气体的总质量不变，随反应进行，混合气体的总的物质的量减小，即平均相对分子质量减小，最后为定值，说明可逆反应到达平衡状态，故C正确；

D、CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化，说明可逆反应到达平衡状态，故D正确；

E、反应前后体积不相等，压强不变可作为判断化学平衡的依据，故E正确。

故选：CDE；

（2）①由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，

故答案为：＜；

②设一氧化碳的变化量为x，则

CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）

初始浓度（mol/L） 1 3 0

变化浓度（mol/L） 0.8 1.6 0.8

平衡浓度（mol/L） 0.2 2.4 0.8

则CO的转化率=0.8/1×100%=80%，平衡常数K= c(CH₃OH)/ (c (CO]c(H₂)²) =0.8/(0.2×2.4²) =2.04，对照表，温度为250℃。

故答案为：80%；250℃；

（3）a．升高温度，平衡向逆反应移动，平衡时CO的转化率减小，故a错误；

b．加入催化剂，缩短到达平衡时间，平衡不移动，CO转化率不变，故b错误；

c．增加CO的浓度，平衡向正反应移动，平衡时CO的转化率减小，故c错误；

d．加入H₂加压，平衡向正反应移动，平衡时CO的转化率增大，故d正确；

e．分离出甲醇，平衡向正反应移动，平衡时CO的转化率增大，故e正确；

f．加入惰性气体加压，反应混合物的浓度不变，变化不移动，故f错误。

故选：de；

（4）K=6/(0.5*2²)=3，而平衡使K=2.401，故生成物的浓度大，即v_（正）<v_（逆）。

（5）甲、乙两容器中分别充入等物质的量的H₂和CO，且甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的体积不变，乙的压强不变，则假定甲不变，乙中发生CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)，其体积减小，则相当于压强增大，化学平衡向正反应方向移动，乙容器中CO的转化率增大，但压强大，反应速率快，则达到平衡的时间变短，CO的转化率随时间变化的图象为。

考点：学平衡的计算；原电池和电解池的工作原理；化学平衡状态的判断

点评：本题考查平衡状态判断、平衡移动、平衡常数、反应速率计算、热化学方程式、原电池、化学平衡图象等，是化学反应速率与化学平衡的综合题目，难度不大，注重基础知识的考查，（4）中电极反应式的书写为难点、易错点，可以先写出较为简单的正极反应式，利用总反应式减去正极反应式即为负极反应式。