Question

【題目】工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH。

（1）能判斷反應達到平衡狀態(tài)的依據是__________(填字母序號)。

A．2 ν逆(H2) = ν 正(CO)

B．混合氣體的密度不變

C．混合氣體的平均相對分子質量不變

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化

E．容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1:2:1

F、CO、H2、CH3OH的速率之比為1:2:1

（2）CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖1,該反應△H_______0（填“＞”或“＜”）。

（3）一定溫度下,將4a mol H2和2amol CO放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為50％，則：

①該反應的平衡常數(shù)為_______________。

②若此時再向該容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，判斷平衡移動的方向是_______________（“正向移動”“逆向移動”或“不移動”）；

③在其他條件不變的情況下，將容器體積壓縮到原來的，與原平衡相比，下列有關說法正確的是_____________（填字母）。

A．H2的濃度減小; B．正反應速率加快，逆反應速率也加快；

C．甲醇的物質的量增加; D．重新平衡時， 增大;

（4）上圖2表示在溫度分別為T1、T2時，平衡體系中H2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線，A、C兩點的反應速率A_________ C(填“＞”、“=”或“＜”，下同)，A、C兩點的化學平衡常數(shù)A_________ C，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用_____________的方法(填“升溫”或“降溫”)。

（5）如圖是一定的溫度和壓強下和反應生成1 mol 過程中能量變化示意圖，請寫出工業(yè)合成氨的熱化學方程式__________________H的數(shù)值用含字母、Q的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】 CD ＜ 正向移動 BC ＜ = 升溫 N2(g) +3H2(g)2NH3(g)H=－2(Q2-Q1)kJ/mol

【解析】(1)、 A. v逆(H2)=2v正(CO)=v正(H2)時該反應達到平衡狀態(tài)，所以當2v逆(H2)=v正(CO)

時該反應沒有達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；

B. 反應前后氣體總質量不變、容器體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，不能據此判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；

C. 反應前后氣體的總質量不變但氣體的總物質的量減小，其平均相對分子質量增大，當混合氣體的平均相對分子質量不變時各物質的物質的量不變，反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；

D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；

E. 容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1:2:1時，該反應可能達到平衡狀態(tài)也可能沒有達到平衡狀態(tài)，與反應初始濃度及轉化率有關，故E錯誤；

F.CO、H2、CH3OH的速率之比為1:2:1時該反應可能達到平衡狀態(tài)也可能沒有達到平衡狀態(tài)，因為沒有明確反應方向，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故F錯誤；

故答案選CD；

(2)、相同壓強下，升高溫度平衡向吸熱方向移動，根據圖知相同壓強下升高溫度CO轉化率降低，說明平衡逆向移動，則正反應是放熱反應，△H<0，故答案為：<；

(3)、①.在一定溫度下，若將4amolH2和2amolCO放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為50%，依據平衡三段式列式計算；

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

起始量(mol/L) a 2a 0

變化量(mol/L) 50%×a a 0.5a

平衡量(mol/L) 0.5a a 0.5a

則該反應的平衡常數(shù)K= =，故答案為： ；

②.若此時再向該容器中投入amolCO、2amolH2和amolCH3OH，則各物質的濃度為：c(CO) = 0.5amol/L+0.5amol/L = amol/L，c(H2) = mol/L+amol/L=2amol/L，c(CH3OH)=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，Q==<K，平衡正向移動，故答案為：正向移動；

③. 縮小體積壓強增大，平衡正向移動，

A. 容器體積降為原來的一半，平衡正向移動，氫氣的物質的量減少導致氫氣濃度減小，但大于未減小容器體積時濃度，故A錯誤；

B. 壓強增大，反應物、生成物濃度都增大，所以正逆反應速率都增大，故B正確；

C. 平衡正向移動，則甲醇的物質的量增加，故C正確；

D. 平衡正向移動，氫氣的物質的量減少，甲醇的物質的量增大，所以重新平衡時減小，故D錯誤；故答案選C；

(4)、壓強越大化學反應速率越大，壓強A<C，所以反應速率A<C；化學平衡常數(shù)只與溫度有關，A、C點溫度相同，所以化學平衡常數(shù)相等；相同壓強下，溫度從T1到T2，氫氣體積分數(shù)增大，平衡逆向移動，正反應是放熱反應，升溫平衡向吸熱方向移動，說明T1<T2，則由B到A采用升溫的方法，故答案為：<；=；升溫；

（5）、由圖可知，N2和H2反應生成1molNH3放出的熱量為(Q2Q1)kJ，則該反應的熱化學反應方程式為：N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H=－2(Q2-Q1)kJ/mol，

故答案為：N2(g) +3H2(g)2NH3(g) △H=－2(Q2-Q1)kJ/mol。