Question

【題目】I．工業(yè)上有一種用C02來生產(chǎn)甲醇燃料的方法：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJmol-1

將6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密閉容器中，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如下圖所示(實線)。圖中數(shù)據(jù)a(1，6)表示：在1 min時H2的物質(zhì)的量是6 mol。

（1）a點正反應(yīng)速率 (填“大于”“等于”或“小于”)逆反應(yīng)速率。

（2）下列時間段平均反應(yīng)速率最大的是 。

A．O～1 min B．1～3 min C．3～8 min D．8～11 min

（3）僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中所示（虛線）。曲線I對應(yīng)的實驗條件改變是 ，曲線Ⅱ?qū)��?yīng)的實驗條件改變是 ，體積不變再充入3molCO2和4 mol H2,H2O(g)的體積分?jǐn)?shù) （填“增大”“不變”或“減小”）。

（4）若將1molCO2和3molH2充入該容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，若CO2轉(zhuǎn)化率為a,則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為 。

Ⅱ.工業(yè)上還可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） ΔH

（1）判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。

A．2v(H2)(逆)=v(CO)(正)

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

E．容器內(nèi)CO、H2、CH3OH的濃度之比為1:2:1

（2）在一定溫度下，若將4a mol H2和2amol CO放入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測得CO的轉(zhuǎn)化率為50％，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 。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”）；與原平衡相比，CO的物質(zhì)的量濃度 （填“增大”、“不變”或“減小”）。

Answer 1

【答案】Ⅰ（1）大于（2）A（3）升高溫度；增大壓強；增大（4）1-a/2

Ⅱ（1）CD（2）1/a2；正向移動；增大

【解析】

試題分析：Ⅰ（1）a點過后氫氣的物質(zhì)的量還在不斷的減小，所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，因此正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。

（2）反應(yīng)速率越大，反映在曲線上斜率就越大，所以反應(yīng)速率最大的是O～1 min，答案選A。

（3）根據(jù)圖像可知曲線I對應(yīng)的反應(yīng)速率快，平衡時氫氣的物質(zhì)的量大，說明平衡是向逆反應(yīng)方向移動的，因此改變的條件是升高溫度；曲線Ⅱ的反應(yīng)速率也快，但平衡時氫氣的物質(zhì)的量小，說明向正反應(yīng)方向移動，因此是增大壓強；體積不變再充入3molCO2和4 mol H2,相當(dāng)于增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，所以水蒸氣的含量增大。

（4）根據(jù)三段式解答

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

起始物質(zhì)的量 1 3 0 0

變化物質(zhì)的量 a 3a a a

平衡物質(zhì)的量 1-a 3-3a a a

同溫、同體積，壓強和物質(zhì)的量成正比，則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為（1-a+3-3a+a+a）：4=1-a/2。

Ⅱ．（1）判斷反應(yīng)是否達到平衡的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相等和各物質(zhì)濃度保持不變。在該反應(yīng)中，根據(jù)2v(H2)(逆) =v(CO)(正)，得v(CO)(正)/ v(H2)(逆)=2：1，速率之比不等于化學(xué)計量數(shù)之比，不能說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)，A項錯誤；該反應(yīng)在恒容容器中進行，反應(yīng)物生成物都是氣態(tài)，因此氣體總質(zhì)量和總體積一直不變，密度也一直不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B項錯誤；當(dāng)物質(zhì)的質(zhì)量以克為單位時，平均相對分子質(zhì)量在數(shù)值上等于平均摩爾質(zhì)量，M=m÷n，因為該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)目發(fā)生變化的反應(yīng)，氣體的物質(zhì)的量也會發(fā)生變化，只有當(dāng)反應(yīng)達到平衡后，氣體的物質(zhì)的量才不再變化，即平均相對分子質(zhì)量不再變化，可說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C項正確；各物質(zhì)濃度不再變化，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D項正確；答案選CD。

（2）反應(yīng)消耗CO的物質(zhì)的量：2a×50%=amol。

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

初始量：2amol 4amol 0

變化量：amol 2amol amol

平衡量：amol 2amol amol

K=c(CH3OH)/[c(CO)×c2(H2)]=a/2÷[(a/2×(2a/2)2)=1/a2。

若再向該容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，相當(dāng)于增大氣體壓強，平衡正向移動。與原平衡相比，因為增加了CO的量，但容器容積未變，所以CO的濃度增大。