Question

2．“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义．
（1）向体积为 2L的密闭容器中充入1mol CO和2mol H₂，在一定条件下发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．经过t秒达到平衡，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示．请回答：
①p₁、T₁℃时，从开始到平衡的过程中，用H₂表示的平均反应速率为$\frac{0.5}{t}$mol•L^-1•s^-1
②图中压强p₁＜ 压强p₂．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）一定温度下，在三个体积均为 1.0L的恒容密闭容器中发生如下反应：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）

容器 编号	温度（℃）	起始的物质的量（mol）	平衡的物质的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
I	387	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	387	0.40
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

①容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的短（填“长”、“短”或“相等”）
②达到平衡时，容器I中的CH₃OH的体积分数相等（填“大于”、“小于”或“相等”）容器Ⅱ中的CH₃OH的体积分数．
③若起始时向容器I中充入CH₃OH 0.1mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行（填“正反应”、“逆反应”或“不移动”）．
（3）一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．若反应在恒容绝热（不
与外界交换能量）条件下进行，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高．

物质	CO2	H2	CH3OH	H2O
起始投料/mol	1	3	2	0

则升高温度，该反应的平衡常数将减小（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）①根据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算求解；
②增大压强，平衡正向移动，一氧化碳的转化率增大；
（2）①温度越高，反应速率越大，反应时间越短；
②该反应是反应前后气体体积不变的反应，温度相同，化学平衡常数相同，反应物的转化率相同；
③根据化学平衡常数与浓度商的相对大小判断反应方向，如果浓度商小于平衡常数，则平衡向正反应方向进行；
（3）根据压强和温度对化学反应平衡移动的影响因素结合化学平衡常数计算公式解答，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）正反应是一个体积缩小的反应，反应在恒容绝热的情况下，从正反应开始，反应达到平衡后，体系压强升高，可推知体系的温度升高，说明正反应为放热反应．

解答 解：（1）①v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2mol×0.5}{2L}}{ts}$=$\frac{0.5}{t}$mol•L^-1•s^-1，故答案为：$\frac{0.5}{t}$mol•L^-1•s^-1；
②温度相同p₂对应的一氧化碳的转化率大，所以压强p₁＜压强p₂，故答案为：＜；
（2）①容器Ⅰ中的温度比容器III的温度高，温度越高反应速率越快，达到平衡所需时间越短，故答案为：短；
②恒容条件下，容器Ⅱ相当于在容器Ⅰ的基础上加压，但由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，因此平衡不移动，所以容器Ⅰ中的CH₃OH体积分数和容器Ⅱ中的相等，故答案为：相等；
③c（CH₃OH）=0.1mol/L、c（CH₃OCH₃ ）=0.15mol/L、c（H₂O）=0.10mol/L，浓度商=$\frac{0.1×0.15}{0.1×0.1}$=1.5＜4，平衡向正反应方向移动，故答案为：正反应；
（3）根据压强和温度对化学反应平衡移动的影响因素结合化学平衡常数计算公式解答，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）正反应是一个体积缩小的反应，反应在恒容绝热的情况下，从正反应开始，反应达到平衡后，体系压强升高，可推知体系的温度升高，说明正反应为放热反应，所以升高温度平衡常数减小，故答案为：减小．

点评 本题考查了化学平衡常数的有关计算，根据平衡常数公式计算平衡常数，再结合浓度与反应速率的关系、化学平衡常数与浓度商之间的关系来分析解答，注意该反应特点，题目难度中等．