Question

7．甲醇、乙醇、氨氣等都是重要的化工原料．
（1）已知：CO（g）+2H₂ （g）═CH₃OH（g）△H=-91kJ/mol
①該反應的平衡常數(shù)K的表達式為K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$．
②能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是AD（填字母）．
A．2v_正（CO）=v_逆（H₂）    B．c（CO）：c（H₂）=1：2
C．恒容容器中，氣體密度不變D．恒壓容器中，氣體體積不變
③該反應達到化學平衡時，要使平衡正向移動，且反應速率、H₂平衡轉(zhuǎn)化率、平衡時甲醇的體積分數(shù)均增大，可采取的措施是AD（填字母）．
A．增加CO的濃度    B．增加H₂的濃度    C．降低溫度     D．增大壓強
（2）已知3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）．一定溫度下，在如圖所示的2個容器中分別充入3mol H₂、2molN₂，達平衡時，N₂的濃度分別為c₁、c₂，NH₃的體積分數(shù)分別為W₁、W₂，則 c₁＜2c₂，W₁＞W(wǎng)₂   （填“＞”、“＜”或“=”）
（3）合成氨氣的反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），一定溫度下，在體積固定的容器中各投入2mol N₂、4mol H₂和適量催化劑，平衡時，N₂的轉(zhuǎn)化率＜H₂的轉(zhuǎn)化率（填“＞”、“＜”或“=”）．欲達到相同的平衡狀態(tài)，還可在該容器中起始時同時加入1mol N₂、1mol H₂、2molNH₃．

Answer 1

分析 （1）①K=$\frac{生成物平衡濃度冪之積}{反應物平衡濃度冪之積}$；
②根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
③用化學反應速率和化學平衡綜合分析又快又多地生產(chǎn)甲醇；
（2）當體積擴大2倍，若平衡不移動，各物質(zhì)的濃度是原來的2倍，但實際上減壓平衡向氣體體積增大的方向移動；
（3）如加入N₂和H₂物質(zhì)的量之比為1：3，二者的轉(zhuǎn)化率相等，此時加入2molN₂和4molH₂，n（N₂）：n（H₂）＞1：3，加入N₂的量相對較多，則達到平衡時，H₂的轉(zhuǎn)化率將高于N₂；恒溫恒容條件下，對于氣體體積可變的反應，投料要與原平衡折算等量才能建立等效平衡．

解答 解：（1）①K=$\frac{生成物平衡濃度冪之積}{反應物平衡濃度冪之積}$=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$，
故答案為：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
②A．2v_正（CO）=v_逆（H₂），不同物質(zhì)表達速率時，方向相反，且與計量數(shù)成比例，說明正逆反應速率相等，達到平衡，故A正確；    
B．達平衡時是各物質(zhì)的濃度保持不變，c（CO）：c（H₂）=1：2不一定達到平衡，故B錯誤；
C．氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，氣體密度始終不變，則密度不變時不一定達到平衡，故C錯誤；
D．這是一個氣體體積縮小的反應，在恒壓容器中，當氣體體積不變，則各物質(zhì)的量保持不變，達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：AD；
③A．增加CO的濃度，平衡正向移動，且反應速率、H₂平衡轉(zhuǎn)化率、平衡時甲醇的體積分數(shù)均增大，故A正確；
B．增加H₂的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大，H₂平衡轉(zhuǎn)化率反而降低，故B錯誤；
C．降低溫度，反應速率減慢，故C錯誤；
D．增大壓強，平衡正向移動，且反應速率、H₂平衡轉(zhuǎn)化率、平衡時甲醇的體積分數(shù)均增大，故D正確；
故答案為：AD；
（2）當體積擴大2倍，若平衡不移動，各物質(zhì)的濃度是原來的$\frac{1}{2}$，但實際上減壓平衡向氣體體積增大的方向移動，即逆方向移動，NH₃的體積分數(shù)減小，N₂的濃度在減小的基礎上略有增加，
故答案為：＜；＞；
（3）如加入N₂和H₂物質(zhì)的量之比為1：3，平衡時二者的轉(zhuǎn)化率相等，此時加入2molN₂和4molH₂，n（N₂）：n（H₂）＞1：3，加入N₂的量相對較多，則達到平衡時，H₂的轉(zhuǎn)化率將高于N₂；恒溫恒容條件下，對于氣體體積可變的反應，投料要與原平衡折算等量才能建立等效平衡，
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
原始投料：2mol    4mol       0mol
現(xiàn)在投料：1mol    amol       bmol
向右折算：$\frac{2}$mol    $\frac{3b}{2}$mol     0mol
則1mol+$\frac{2}$mol=2mol，amol+$\frac{3b}{2}$mol=4mol，解得a=1mol，b=2mol，
故答案為：＜；1；2．

點評 本題考查了化學平衡常數(shù)表達式的書寫，化學平衡狀態(tài)的判斷，化學平衡的移動，難度不大，注意恒溫恒容條件下等效平衡的建立．