Question

煤的液化是把固體煤炭通過化學加工過程，使其轉(zhuǎn)化成為液體燃料、化工原料和產(chǎn)品的先進潔凈煤技術，其中合成CH₃OH 是最重要的研究方向之一。在2L的密閉容器中，由CO₂和H₂合成甲醇CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），在其他條件不變的情況下，探究溫度對反應的影響，實驗結(jié)果如下圖所示（注：T₂＞T₁均大于300℃）。

①通過分析上圖，可以得出對反應CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）的說法正確的是（填

序號）                  。

A．該反應為放熱反應

B.T₁時的反應速率大于T₂時的反應速率

C.該反應在T₁時的平衡常數(shù)比T₂時的大

D.處于A點的反應體系從T₁變到T₂，達平衡時n(H₂)/n(CH₃OH)增大

②下列情形能說明上述反應已達到平衡狀態(tài)的是                   （填序號）

a．體系壓強保持不變                 b．v(H₂)＝3v(CO₂)

c．CH₃OH與H₂物質(zhì)的量之比為1:3    d．每消耗1 mol CO₂的同時生成3molH₂

e.密閉容器中混合氣體的密度不變      f.密閉容器中CH₃OH的體積分數(shù)不變

③在T₁溫度時，將2molCO₂和6molH₂充入該密閉容器中，充分反應達平衡時，若CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為           ，該反應的平衡常數(shù)為              。

 

Answer 1

【答案】

（共10分）①   A C D  （3分） ②  a d f   （3分）③    7:10   、  0.52    （各2分）

【解析】

試題分析：①根據(jù)圖像可知，當壓強相同時，溫度為T₂的曲線首先達到平衡狀態(tài)，這說明溫度是T₂＞T₁。但溫度高，甲醇的含量低，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此正方應是放熱反應，即△H＜0，A正確；溫度是T₂＞T₁，所以T₁時的反應速率小于于T₂時的反應速率，B不正確；C、升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小，所以該反應在T₁時的平衡常數(shù)比T₂時的大，C正確；處于A點的反應體系從T₁變到T₂時，平衡向逆反應方向移動，所以達平衡時n(H₂)/n(CH₃OH)增大，D正確，答案選ACD。

②在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。a．反應CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）是體積減小的可逆反應，因此體系壓強保持不變時可以說明達到平衡狀態(tài)，a正確；b．反應速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，因此v(H₂)＝3v(CO₂)是恒成立的，b不正確；c．平衡時濃度不再發(fā)生變化，但物質(zhì)之間的濃度不一定相等或滿足某種關系，所以CH₃OH與H₂物質(zhì)的量之比為1:3不能說明反應達到平衡狀態(tài)，c不正確；d．每消耗1 mol CO₂的同時生成3molH₂，由于二者的反應速率相反，且滿足反應速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，因此可以說明達到平衡狀態(tài)，d正確；e. 密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，所以密閉容器中混合氣體的密度始終不變，e不能說明，e不正確；f.密閉容器中CH₃OH的體積分數(shù)不變可以說明反應達到平衡狀態(tài)，f正確，答案選adf。

③                CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）

起始濃度（mol/L）  1        3              0          0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.6      1.8            0.6        0.6

平衡濃度（mol/L） 0.4      1.2            0.6        0.6

所以容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為＝

該反應的平衡常數(shù)K＝=＝0.52

考點：考查外界條件對平衡狀態(tài)的影響、平衡狀態(tài)的判斷以及平衡常數(shù)的計算等