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)．
（1）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(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（注：T₂＞T₁均大于300℃）．
①溫度為T₂時，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均反應(yīng)速率為

 

②通過分析圖，可以得出溫度對反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）的影響可以概括為

 

③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）
a．體系壓強(qiáng)保持不變
b．密閉容器中CO₂、H₂、CH₃OH（g）、H₂O（g）4種氣體共存
c．CH₃OH與H₂物質(zhì)的量之比為1：3
d．每消耗1mol CO₂的同時生成3molH₂
（2）在一定溫度下將3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：
CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．
②已知在700℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁=0.6，則該溫度下反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=

 

，反應(yīng)

1

2

CO₂（g）+

1

2

H₂（g）?

1

2

CO（g）+

1

2

H₂O（g）的平衡常數(shù)K₃=

 

．（不要化簡成小數(shù)）
③已知在1 000℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₄為1.0，則該反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
④在1 000℃下，某時刻CO₂的物質(zhì)的量為2.0mol，則此時v_正

 

v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．該溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時，CO₂的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計算

專題：

分析：（1）①根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

來計算即可；
②溫度能加快化學(xué)反應(yīng)速率，能使化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行；
③根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動、變、等來回答判斷；
（2）①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

；
②反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

；
反應(yīng)

1

2

CO₂（g）+

1

2

H₂（g）?

1

2

CO（g）+

1

2

H₂O（g）的平衡常數(shù)K₃=

K1

；
③升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；
④根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)判斷反應(yīng)方向，根據(jù)平衡常數(shù)計算反應(yīng)的二氧化碳的量，再結(jié)合轉(zhuǎn)化率計算二氧化碳的轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：（1）①溫度為T₂時，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均反應(yīng)速率v=

△c

△t

=

n(B)mol 2L

tBmin

=

nB

2tB

mol/（L?min），故答案為：

nB

2tB

mol/（L?min）；
②溫度能加快化學(xué)反應(yīng)速率，能使化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行，T₂＞T₁，根據(jù)圖一，溫度升高，甲醇的物質(zhì)的量減小，所以平衡逆向移動，即所以當(dāng)其他條件一定時，對于該化學(xué)反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l），升高溫度，反應(yīng)速率加快；當(dāng)其他條件一定時，升高溫度，平衡逆向移動，
故答案為：當(dāng)其他條件一定時，升高溫度，反應(yīng)速率加快；當(dāng)其他條件一定時，升高溫度，平衡逆向移動；
③a．該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體系數(shù)和變化的反應(yīng)，當(dāng)體系壓強(qiáng)保持不變，證明達(dá)到平衡，故a正確； 
b．密閉容器中CO₂、H₂、CH₃OH（g）、H₂O（g）4種氣體共存，只能證明是一個可逆反應(yīng)，不能證明是平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c．CH₃OH與H₂物質(zhì)的量之比為1：3，不能證明達(dá)平衡狀態(tài)，故c錯誤；     
d．每消耗1mol CO₂的同時生成3molH₂，能證明正逆反應(yīng)速率相等，故d正確；
故答案為：ad；
（2）①CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）
反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

，故答案為：

c(CO)c(H2O)

c(CO2)c(H2)

；
②反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）的平衡常數(shù)K₂=

c(CO2)c(H2)

c(CO)c(H2O)

=

1

K1

=

1

0.6

=1.67；
反應(yīng)

1

2

CO₂（g）+

1

2

H₂（g）?

1

2

CO（g）+

1

2

H₂O（g）的平衡常數(shù)K₃=

K1

=

0.6

，
故答案為：1.67；

0.6

；
③在1 000℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K₄為1.0，升高溫度平衡常數(shù)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；
④CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應(yīng)0.5     0.5      0.5    0.5
平衡1       0.5       0.5   0.5
濃度商=

0．52

1×0.5

=0.5＜1，則反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，所以v（正）＞v（逆）；
3mol CO₂和2mol H₂混合于2L的密閉容器中，則二氧化碳和氫氣的起始濃度分別為1.5mol/L、1mol/L，在1 000℃下，某時刻CO₂的物質(zhì)的量為2.0mol，某時刻二氧化碳的濃度是1mol/L，
設(shè)該溫度下達(dá)到平衡時，反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量濃度為x
    CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）
起始1.5     1         0      0 
反應(yīng)x       x         x      x
平衡1.5-x  1-x        x      x

x2

(1.5-x)(1-x)

=1.0，x=0.6
二氧化碳的轉(zhuǎn)化率=

0.6mol/L

1.5mol/L

×100%=40%，
故答案為：＞；40%．

點(diǎn)評：本題目綜合考查學(xué)生對化學(xué)平衡移動的影響、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、以及化學(xué)平衡的計算知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．