Question

【題目】工業(yè)上，煤的氣化和液化是高效、清潔、綜合利用煤炭的重要途徑。

（1）一定條件下，將C(s)和H2O(g)分別加入甲、乙兩個密閉容器發(fā)生反應：C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH1＞0，相關數(shù)據(jù)如下表：

容器	容積/L	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol
			C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	3	4	3.2
乙	1	T2	1.5	2	1.2

①T1___T2(填“＞、＜或=”)。

②T1時達到平衡后再加入1molH2O(g)，達到新平衡后H2(g)的物質的量分數(shù)___(填“增大”“不變”或“減小”)；T2時，若起始時乙容器中加入1.5molC(s)、1.2molH2O(g)、0.5molCO2(g)、1.4molH2(g)，此時v正___v逆(填“＞、＜或=”)。

（2）煤液化時發(fā)生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2，在10L恒容密閉容器中按物質的量之比1:2充入CO和H2，測得CO的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如圖所示，200℃時，n(H2)隨時間的變化如下表所示：

t/min	0	1	3	5
n(H2)/mol	8.0	5.4	4.0	4.0

①ΔH2___0(填“＞、＜或=”)。

②下列說法正確的是___(填標號)。

a.溫度越高，該反應的平衡常數(shù)越大

b.達平衡后再充入稀有氣體，CO的轉化率提高

c.容器內氣體壓強不再變化時，反應達到最大限度

d.圖中壓強P1＜P2

③0-3min內用CH3OH表示的反應速率v(CH3OH)=___mol/(L·min)（結果保留兩位有效數(shù)值）。

④200℃時，該反應的平衡常數(shù)K=___。向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2molCO、2molH2、2molCH3OH，保持溫度不變，則化學平衡___(填“正向”、“逆向”或“不”)移動。

Answer 1

【答案】＞ 減小 ＞ ＜ cd 0.067 6.25 正向

【解析】

(1)①甲、乙中水蒸氣濃度相等，只有溫度不同，該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，則生成的氫氣越多，甲中氫氣物質的量大于乙中2倍，說明甲的溫度高；

②T1時達到平衡后再加入1molH2O(g)，容器的體積不變，等效于加壓過程，平衡逆向移動；T2時，利用三段式可求出該反應的平衡常數(shù)；利用濃度商Qc與平衡常數(shù)K的大小關系，判定平衡移動方向，得出v正與v逆的關系；

(2)①隨溫度的升高CO轉化率降低，說明平衡向著逆反應方向進行，逆反應為吸熱反應；

②根據(jù)外界條件對平衡移動的影響規(guī)律、外界條件對平衡常數(shù)的影響規(guī)律、平衡狀態(tài)的判定標準進行綜合分析；

③結合圖表信息，根據(jù)進行計算；

④200℃時，利用三段式可求出該反應的平衡常數(shù)；根據(jù)濃度熵Qc與平衡常數(shù)K的大小關系，判定平衡移動方向。

(1)①甲、乙中水蒸氣濃度相等，只有溫度不同，該反應的正反應是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，則生成的氫氣越多，甲中氫氣物質的量大于乙中2倍，說明甲的溫度高，則T1＞T2；

②T1時達到平衡后再加入1molH2O(g)，平衡正向移動，但與原平衡相比，相當于增加壓強，平衡向氣體體積減小方向移動，即逆向移動，所以達到新平衡后H2(g)的物質的量分數(shù)減小；

T2時，利用三等式可求出該反應的平衡常數(shù)，有

化學平衡常數(shù)；若起始時乙容器中加入1.5molC(s)、1.2molH2O(g)、0.5molCO2(g)、1.4molH2(g)，濃度商，濃度商Qc<平衡常數(shù)K，平衡正向移動，則v正＞v逆；

(2)①隨溫度的升高CO轉化率降低，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，則正反應是放熱反應，因此ΔH2＜0；

②a．升高溫度平衡向逆反應方向進行，因此溫度越高，該反應的平衡常數(shù)越小，a錯誤；

b．在恒容容器中，達平衡后再充入稀有氣體，反應物濃度不變，CO的轉化率不變，b錯誤。

c．正反應體積減小，則容器內氣體壓強不再變化時，反應達到最大限度，即達到平衡狀態(tài)，c正確；

d．正反應體積減小，增大壓強平衡向正反應方向進行，CO轉化率增大，所以圖中壓強P1＜P2，d正確；

答案選cd；

③0-3min內消耗氫氣是4mol，生成甲醇是2mol，其濃度為0.2mol/L，則用甲醇表示的反應速率

④200℃時，利用三等式可求出該反應的平衡常數(shù)，有：

所以200℃時，該反應的平衡常數(shù)；

向上述200℃達到平衡的恒容密閉容器中再加入2molCO、2molH2、2molCH3OH，此時CO、H2、CH3OH的濃度變?yōu)?/span>0.4mol·L－1、0.6mol·L－1、0.4mol·L－1；保持溫度不變，此時濃度熵，小于平衡常數(shù)，則化學平衡正向移動。