Question

工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）+Q
（1）能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填字母序號，下同）

 

．
A．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等
B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（2）如表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)Q

 

（填“＞”、“=”或“＜”）0；
②某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為

 

，此時的溫度為

 

．
（3）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是

 

．
a．升溫 b．加入催化劑  c．增加CO的濃度  d．加入H₂加壓   e．加入惰性氣體加壓 　f．分離出甲醇
（4）尋找合適的催化劑來改善上述合成甲醇的條件一直是研究課題．現(xiàn)分別對X、Y、Z三種催化劑進(jìn)行如下實驗（其他條件均相同）：
①X在T₁℃時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；
②Y在T₂℃時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；
③Z在T₃℃時催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×10⁶倍；
已知：T₁＞T₂＞T₃，根據(jù)上述信息，你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑并簡述理由：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（2）①升高溫度，可逆反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動，根據(jù)平衡常數(shù)與溫度變化關(guān)系確定焓變；
②轉(zhuǎn)化率=

n(CO)(反應(yīng))

n(CO)(反應(yīng)開始)

×100%，根據(jù)平衡濃度計算出平衡常數(shù)來確定溫度；
（3）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，必須使可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動；
（4）該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)選擇催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低．

解答： 解：（1）A．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率始終相等，所以不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故錯誤；
B．混合物的質(zhì)量始終不變，容器的體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，所以不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故錯誤；
C．反應(yīng)前后，混合氣體的物質(zhì)的量改變，氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變，所以能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故正確；
D．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，所以能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故正確；
故選CD；
（2）①升高溫度，平衡向吸熱方向移動，根據(jù)表格知，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0，所以Q＞0，故答案為：＞；
②平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，轉(zhuǎn)化率=

n(CO)(反應(yīng))

n(CO)(反應(yīng)開始)

×100%=

(1-0.4)mol

2mol

=80%，
         CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）單位為mol/L
反應(yīng)開始 1mol/L    3mol/L      0
反應(yīng)     0.8mol/L  1.6mol/L    0.8mol/L
平衡      0.2mol/L  1.4mol/L  0.8mol/L
平衡常數(shù)K=

0.8mol/L

.2mol/L．(1.4mol/L)2

=2.04，所以是250℃；
故答案為：80%；250℃；
（3）a．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，故錯誤；
b．催化劑對平衡移動無影響，故錯誤；
c．增加CO的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，故錯誤；
d．加入H₂加壓，平衡向正反應(yīng)方向移動，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
e．加入惰性氣體加壓，參加反應(yīng)的氣體壓強(qiáng)不變，平衡不移動，故錯誤；
f．分離出甲醇，平衡向正反應(yīng)方向移動，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
故選df；
（4）該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)選擇催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低，故選擇Z，故答案為：選擇Z，催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低．

點(diǎn)評：本題考查了影響化學(xué)平衡移動的因素、平衡狀態(tài)的判斷等知識點(diǎn)，易錯選項是（3）C，注意加入CO雖然能使平衡向正反應(yīng)方向移動，但一氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低，為易錯點(diǎn)．