Question

（1）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应，CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)。其化学平衡常数K与温度t的关系如下。请回答下列问题：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

 

①该反应的化学平衡常数的表达式K =                     ，由上表数据可得，该反应为          反应。（填“吸热”或“放热”）

②800℃，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c(CO)=0.01 mol·L^－1、c(H₂O)=0.03mol·L^－1、c(CO₂)=0.01 mol·L^－1、c(H₂)=0.05 mol·L^－1，则反应开始时，H₂O的消耗速率比生成速率            (填＂大＂、＂小＂或＂不能确定＂)

③830℃，在1 L的固定容器的密闭容器中放入2 mol CO₂和1 mol H₂，平衡后CO₂的转化率为          。

（2）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)  △H=－49.0kJ·mol^－1。测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示：

①平衡时CH₃OH的体积分数w为              。

②现在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是                      

容器	实验1	实验2	实验3
反应物投入量（始态）	1mol CO2、3mol H2	1mol CH3OH、1mol H2O	2mol CH3OH、2mol H2O
CH3OH的平衡浓度/mol·L－1	C1	C2	C3
反应的能量变化	放出 x kJ	吸收y kJ	吸收z kJ
体系压强/Pa	P1	P2	P3
反应物转化率	a1	a2	a3

A．2 C₁>C₃         B．x+y=49.0        C．2P₂<P₃

D．（a₁+a₃）<1      E．2P₁>P₃           F．a₁= a₂

③在一个装有可移动活塞的容器中进行上述反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)。反应达到平衡后，测得CH₃OH的物质的量为a mol，保持容器内的温度和压强不变，向平衡体系中通入少量的H₂，再次达到平衡后，测得CH₃OH的物质的量为b mol，请比较a、b的大小          。

 

Answer 1

（1）①K=c(CO)×c(H₂O)/c(CO₂)×c(H₂)（1分），吸热（1分）；

②小（1分）；③CO₂的转化率为1/3（1分）

（2）①30%（2分），②BDE(2分)

③a<b（1分）。[解答]为说明问题方便起见，设原浓度皆为1mol•L^－1，加入H₂时，H₂的浓度增大，设为原浓度的x倍（x>1），CO₂、CH₃OH、H₂O的浓度均减小相同倍数，设为原来浓度的y倍（y<1），则Q（浓度商）= y/x³ K（K为平衡常数），所以Q<K，平衡向正反应方向移动，故得a<b。

解析:略