Question

【题目】淮南是我国重要的煤炭生产基地，通过煤的气化和液化，能使煤炭得以更广泛的应用。

I．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下平衡：

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

（1）向2L恒容密闭容器中充入CO和H2O（g），800℃时测得部分数据如下表。

t/min	0	1	2	3	4
n（H2O）/mol	1.20	1.04	0.90	0.70	0.70
n（CO）/mol	0.80	0.64	0.50	0.30	0.30

则从反应开始到2min时，用H2表示的反应速率为_________________；该温度下反应的平衡常数K=___________________（小数点后保留1位有效数字）。

（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、3mol H2O（g）、2molCO2（g）、2mo1 H2（g），此时v正________v逆（填“>” “<” 或 “=”）。

Ⅱ.一定条件下用CO和H2合成CH3OH：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣105kJmol﹣1．向体积为2L的密闭容器中充入2mol CO和4mol H2，测得不同温度下容器内的压强（P：kPa）随时间（min）的变化关系如右图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示：

（1）Ⅱ和Ⅰ相比，改变的反应条件是______．

（2）反应Ⅰ在6min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v（CH3OH）=______．

（3）反应Ⅱ在2min时达到平衡，平衡常数K（Ⅱ）=______．

（4）比较反应Ⅰ的温度（T1）和反应Ⅲ的温度（T3）的高低：T1_____T3（填“＞”“＜”“=”），判断的理由是_________________________________________________________．

Answer 1

【答案】 0.075molL-1min-1 1.2 < Ⅱ中使用催化剂 0.125 mol/（Lmin） 12 ＞ 此反应为放热反应，降低温度，反应速率减慢，平衡向正反应方向移动

【解析】I．（1）从反应开始到2min时,△n(H2O)=0.3mol,则生成0.3mol氢气， v(H2)=0.3mol/(2L·2min)=0.075mol·L1·min1；根据已知表格信息，列出三段式：

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）

起始n/mol 0.80 1.20 0 0

△n/mol 0.50 0.50 0.50 0.50

平衡n/mol 0.30 0.70 0.50 0.50

容器体积为2L，则K= =1.2

(2)向2L恒容容器中充入1molCO、3molH2O、2molCO2、2molH2,Qc==>1.2，平衡向逆反应方向进行,所以υ(正)<υ(逆)。故答案为：<；

Ⅱ. ①Ⅱ和Ⅰ相比反应速率加快，不影响平衡移动，正反应为气体物质的量减小的反应，应是使用催化剂；故答案为：Ⅱ中使用催化剂；

②根据pV=nRT可知，恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比。反应Ⅰ起始状态时压强为2kPa，平衡时压强为1kPa。则平衡时气体的物质的量为起始时气体物质的量的2倍。设CO转化xmol,列三段式：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量(mol): 2 4 0

变化量(mol): 2

平衡量(mol): 2- 4-2

所以， =2，解得=1.5

则v(CH3OH)=1.5mol/(2L·6min)=0.125mol/(L·min)，故答案为：0.125mol/(L·min)；

③Ⅱ、Ⅰ温度相同,平衡常数相同,平衡常数K(Ⅱ)=K(Ⅰ)= ；故答案为：12；

④反应Ⅲ达平衡时所用的时间比反应Ⅰ达平衡时所用的时间长,化学反应速率快,且Ⅲ平衡时压强比I小,与I相比平衡正向移动,正反应为气体体积减小放热反应,应降低温度,故温度T1温度更高，故答案为：>；此反应为放热反应，降低温度，反应速率减慢，平衡向正反应方向移动。