Question

【題目】煤化工中兩個(gè)重要反應(yīng)為： ①C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJmol﹣1 ，
②CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）．
（1）下列說(shuō)法正確的是 ．
A.當(dāng)反應(yīng)①的容器中混合氣體的密度不再變化時(shí)反應(yīng)達(dá)到最大限度
B.反應(yīng)②的熵變△S＞0
C.反應(yīng)①中增加C固體的量能增大反應(yīng)速率
D.在反應(yīng)中②及時(shí)分離出產(chǎn)生的H2對(duì)正反應(yīng)速率無(wú)影響
（2）若工業(yè)上要增加反應(yīng)①的速率，最經(jīng)濟(jì)的措施為 ．
（3）現(xiàn)將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入2L恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所 需時(shí)間/min
		CO	H2O	H2	CO2
I	650	4	2	1.6	1.6	5
Ⅱ	900	2	1	0.5	0.5	3
Ⅲ	900	a	b	c	d	t

①實(shí)驗(yàn)I中，從反應(yīng)開(kāi)始到反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H2O的平均反應(yīng)速率為 ．
②CO（g）和H2O（g）反應(yīng)的△H0 （ 填“大于”、“小于”或“等于”）
③實(shí)驗(yàn)III中，若平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a、b必須滿足的關(guān)系是 ， 與實(shí)驗(yàn)Ⅱ相比，化學(xué)平衡常數(shù)（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④若在900℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)II反應(yīng)達(dá)到平衡后，向此容器中再加入1mol CO、0.5mol H2O、0.2mol CO2、0.5mol H2 ， 平衡向方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”、“逆反應(yīng)”“不移動(dòng)”）．
（4）CO、H2可用于甲醇和甲醚，其反應(yīng)為（m、n均大于0）： 反應(yīng)①：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣mkJmol﹣1
反應(yīng)②：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣nkJmol﹣1
反應(yīng)③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H＜0
則m與n的關(guān)系為 ．

Answer 1

【答案】
（1）A
（2）粉碎煤炭、增加H2O的濃度、使用合適的催化劑
（3）0.04mol/（L?min）；小于；a＜b；不變；正反應(yīng)
（4）n＞2m
【解析】解：（1）A．因?yàn)榉磻?yīng)①可知反應(yīng)物C為固體，所以反應(yīng)前后質(zhì)量在變，又體積固定，所以當(dāng)反應(yīng)①的密度是變化值，當(dāng)密度不再變化時(shí)反應(yīng)達(dá)到最大限度，故A正確； B．反應(yīng)物和生成物都是氣體，且化學(xué)計(jì)量總數(shù)相等，故該反應(yīng)的△S無(wú)法判斷，故B錯(cuò)誤；
C．碳為固體，增加其量不會(huì)影響反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；
D．在反應(yīng)中②及時(shí)分離出產(chǎn)生的H2相當(dāng)于減小了反應(yīng)物的濃度，逆反應(yīng)速率瞬時(shí)減小，正反應(yīng)速率會(huì)逐漸減小，故D錯(cuò)誤；
故選：A；（2）根據(jù)反應(yīng)①的特點(diǎn)，增加反應(yīng)速率最經(jīng)濟(jì)的方法有：一是將C固體粉碎，增加反應(yīng)接觸面積從而增加反應(yīng)速率，二是增加水蒸氣的濃度來(lái)增加反應(yīng)速率，三是采用合適的催化劑來(lái)提高反應(yīng)速率，所以答案是：粉碎煤炭、增加H2O的濃度、使用合適的催化劑；（3）①根據(jù)方程式可知v（H2O）=v（CO2），則v（H2O）=v（CO2）= =0.04mol/（Lmin），所以答案是：0.04mol/（Lmin）；
②實(shí)驗(yàn)I達(dá)平衡時(shí)，

	H2O（g）+	CO（g）	CO2（g）+	H2（g）
初始	1mol/L	2mol/L	0	0
轉(zhuǎn)化	0.8mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L
平衡	0.2mol/L	1.2mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L

根據(jù)K= 計(jì)算可得該反應(yīng)在650℃時(shí)平衡常數(shù)數(shù)值為K= =2.67，
實(shí)驗(yàn)Ⅱ達(dá)平衡時(shí)，

	H2O（g）+	CO（g）	CO2（g）+	H2（g）
初始	1mol/L	0.5mol/L	0	0
轉(zhuǎn)化	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L
平衡	0.75mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L

根據(jù)K= 計(jì)算可得該反應(yīng)在900℃時(shí)平衡常數(shù)數(shù)值為K= = ，可見(jiàn)溫度升高K減小，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0
所以答案是：小于；
③CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）反應(yīng)中，CO和H2O的計(jì)量數(shù)相同，當(dāng)CO和水蒸氣的物質(zhì)的量相等時(shí)二者轉(zhuǎn)化率相等，故當(dāng)水蒸氣的物質(zhì)的量大于CO時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率大于水蒸氣，則a＜b；又平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)III中與實(shí)驗(yàn)Ⅱ相比，化學(xué)平衡常數(shù)不變；
所以答案是：a＜b；不變；
④在900℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)II反應(yīng)達(dá)到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H2O、0.2mol CO2、0.5mol H2 ， 此時(shí)有2.5molCO、1mol H2O、0.7mol CO2、1mol H2 ， 則c（CO）=1.25molL﹣1 ， c（H2O）=0.5molL﹣1 ， c（CO2）=0.35molL﹣1 ， c（H2）=0.5molL﹣1 ， 此時(shí)Q= =0.28＜K，故反應(yīng)應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以答案是：正反應(yīng)；（4）①：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣mkJmol﹣1
②：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣nkJmol﹣1
③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H＜0
根據(jù)蓋斯定律，②﹣①×2可得③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=（2m﹣n）＜0，所以n＞2m，所以答案是：n＞2m．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征(化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）)．