Question

【題目】科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想，把空氣中的CO2轉(zhuǎn)化為可再生能源甲醇（CH3OH）．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H2（g）→CH3OH（g）+H2O（g）△H
（1）若在一個(gè)定溫定容的容器中發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是 ．
A.CO2和CH3OH的濃度相等
B.H2的百分含量保持不變
C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
D.3v正（H2）=v逆（H2O）
E.容器中混合氣體的密度保持不變
（2）若將CO2和H2的混合氣體分成五等份，將它們分別充入溫度不同、容積相同的恒容容器中發(fā)生上述反應(yīng)．反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù) （CH3OH）與反應(yīng)溫度T的關(guān)系如圖1，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H0（填“＞”、“＜”、“=”）
（3）上述反應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)中采用的溫度是300℃，其目的是 ．
（4）300℃時(shí)，將CO2與H2按1：3的體積比充入某密閉容器中，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖2所示．回答問題： ①若其他條件不變，將A點(diǎn)的體積壓縮至原來的一半，一段時(shí)間后反應(yīng)再次達(dá)到平衡，與原平衡相比較下列說法正確的是 ．
A.CO2的濃度減小
B.正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小
C.CO2和H2的體積比仍然是1：3
D.H2的體積分?jǐn)?shù)減小②B點(diǎn)平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為　22.7g/mol　（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

【答案】
（1）BC
（2）＜
（3）加快反應(yīng)速率,使催化劑活性較高
（4）CD
【解析】解：（1）A．CO2和CH3OH的濃度相等，并不是不變，所以不能說明達(dá)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

B．H2的百分含量保持不變，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明氣體的總物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；

D．達(dá)平衡時(shí)應(yīng)有：v正（H2）=3v逆（H2O），故錯(cuò)誤；

E．容器中混合氣體的密度一直保持不變，故錯(cuò)誤；

故選：BC；（2）由圖可知最高點(diǎn)反應(yīng)到達(dá)平衡，達(dá)平衡后，溫度越高，φ（CH3OH）越小，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，升高溫度平衡吸熱方向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，

所以答案是：＜；（3）采用300℃的溫度，可以加快反應(yīng)速率，且催化劑活性較高，

所以答案是：加快反應(yīng)速率，使催化劑活性較高；（4）①A．體積壓縮，反應(yīng)混合物各組分濃度均增大，故A錯(cuò)誤；

B．體積壓縮，壓強(qiáng)增大，正、逆反應(yīng)速率都增大，故B錯(cuò)誤；

C．CO和H2按1：3的體積比投入，且二者按物質(zhì)的量1：3反應(yīng)，反應(yīng)體系中CO2和H2的體積比始終為1：3，故C正確；

D．壓縮體積，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，H2的體積分?jǐn)?shù)減小，故D正確，

故選：CD；

②由CO2與H2按1：3的體積比，設(shè)二氧化碳的物質(zhì)的量為1mol，則氫氣的物質(zhì)的量為3mol，而平衡時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率90%，

	CO2（g）+	3H2（g）→	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始（mol）	1	3	0	0
轉(zhuǎn)化（mol）	0.9	2.7	0.9	0.9
平衡（mol）	0.1	0.3	0.9	0.9

所以B點(diǎn)平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為： =22.7g/mol，所以答案是：22.7g/mol．

【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能正確解答此題．