Question

煤的液化是把固體煤炭通過化學(xué)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(jìn)潔凈煤技術(shù)，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(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（注：T₂＞T₁均大于300℃）．
①通過分析上圖，可以得出對(duì)反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的說法正確的是（填序號(hào)）

 

A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．T₁時(shí)的反應(yīng)速率大于T₂時(shí)的反應(yīng)速率
C．該反應(yīng)在T₁時(shí)的平衡常數(shù)比T₂時(shí)的大
D．處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，達(dá)平衡時(shí)

n(H2)

n(CH3OH)

增大
②下列情形能說明上述反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填序號(hào)）
a．體系壓強(qiáng)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1mol CO₂的同時(shí)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?jǐn)?shù)不變
③在T₁溫度時(shí)，將2molCO₂和6molH₂充入該密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，若CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為

 

，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：①A．根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響可判斷反應(yīng)是放熱還是吸熱；
B．溫度越高速率越大，據(jù)此判斷；
C．由圖可知，溫度T₁變到T₂，溫度增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此分析；
D．由圖可知，處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，溫度增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氫氣物質(zhì)的量增大，甲醇的物質(zhì)的量減小，據(jù)此判斷；
②根據(jù)平衡狀態(tài)的特征來判斷；
③根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，利用三段式，進(jìn)行計(jì)算平衡常數(shù)．

解答： 解：①A．T₂＞T₁，由圖可知，T₂平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量小于T₁平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；
B．溫度越高速率越大，T₂＞T₁，所以T₁時(shí)的反應(yīng)速率小于T₂時(shí)的反應(yīng)速率，故B錯(cuò)誤；
C．由圖可知，T₂＞T₁時(shí)，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)降低，在T₁時(shí)的平衡常數(shù)比T₂時(shí)的大，故C正確；
D．由圖可知，處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，溫度增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氫氣物質(zhì)的量增大，甲醇的物質(zhì)的量減小，

n(H2)

n(CH3OH)

增大，故D正確；
故答案為：ACD；
②a、該反應(yīng)為前后氣體體積變小的反應(yīng)，所以當(dāng)體系壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)了；
b、未指明是正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率，所以無法判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)；
c、CH₃OH與H₂物質(zhì)的量之比為1：3時(shí)，無法確定此時(shí)正逆反應(yīng)速率是否相等，故無法判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)；
d、每消耗1mol CO₂的同時(shí)生成3molH₂說明v（ CO₂正）：v（ H₂逆）=1：3，而反應(yīng)中與的計(jì)量數(shù)之比也是1：3，故該反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等，故可作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；
e、由于該反應(yīng)在反應(yīng)前后氣體的總體積和總質(zhì)量均不發(fā)生變化，故密度不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；
f、當(dāng)CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)不變時(shí)，說明反應(yīng)體系中各組分都保持不變，也就說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故可作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；
故答案為：adf；
③CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%，即反應(yīng)轉(zhuǎn)化的CO₂為2×60%=1.2mol，
由化學(xué)平衡的三段法計(jì)算可知，
              CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始（mol）    2        6         0          0
變化（mol）   1.2      3.6       1.2        1.2
平衡（mol）   0.8      2.4       1.2        1.2
根據(jù)相同條件下氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，
則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為=（0.8+2.4+1.2+1.2）：（2+6）=7：10，
反應(yīng)的平衡常數(shù)為：

1.2mol 2L × 1.2mol 2L

0.8mol 2L ×( 2.4mol 2L )3

=0.52；
故答案為：7：10；0.52．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)的判斷等，難度中等，注意理解外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，解題時(shí)要注意在恒容條件下壓強(qiáng)與氣體的物質(zhì)的量的關(guān)系．