Question

【題目】工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0.500℃，5MPa條件下，將0.20mol CO與0.58mol H2的混合氣體充入2L恒容密閉容器發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示
（1）利用△H﹣T△S判斷，該反應(yīng)在條件下自發(fā)進(jìn)行（填“高溫”“低溫”、或“任何溫度”）．
（2）計(jì)算500℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ． CO 的平衡轉(zhuǎn)化率為 ．
（3）下列措施可增大甲醇產(chǎn)率的是 ． A．壓縮容器體積 B．將CO（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大 D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2
（4）可判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是 ． A．v正（CO）=2v逆（H2）
B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
D．容器中CO、H2、CH3OH的物質(zhì)的量之比為1：2：1
E．混合氣體壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化而變化
（5）若其它條件不變，使反應(yīng)在300℃下進(jìn)行，在上圖中作出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化的示意圖．

Answer 1

【答案】
（1）低溫
（2）4；20%
（3）A、D
（4）C、D
（5）
【解析】解：（1）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，300℃，該反應(yīng)的反應(yīng)物有3mol氣體，生成物有1mol氣體，所以△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△H﹣T△S＜0，故低溫下滿足△H﹣T△S＜0， 所以答案是：低溫；（2）500℃，5MPa條件下，將0.20mol CO與0.58mol H2的混合氣體充入2L恒容密閉容器發(fā)生反應(yīng)，圖像中達(dá)到平衡狀態(tài)甲醇濃度為0.02mol/L，

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）	△H＜0
起始量（mol/L）	0.10	0.29		0
變化量（mol/L）	0.02	0.04		0.02
平衡量（mol/L）	0.08	0.25		0.02

平衡常數(shù)K= =v=4，
CO轉(zhuǎn)化率= ×100%= =20%，
所以答案是：4，20%；（3）A、對(duì)于反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），反應(yīng)物氣體體積大于生成物，壓縮容器體積時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，可增加甲醇產(chǎn)率，A正確； B、分離出CO，平衡逆向移動(dòng)可減少甲醇產(chǎn)率，故B錯(cuò)誤； C、充入He，不影響各氣體的分壓，平衡不移動(dòng)，不能增加甲醇產(chǎn)率，故C錯(cuò)誤； D、體積不變，再充入0.20mol CO和0.58mol H2反應(yīng)物氣體，平衡正向移動(dòng)，可增加甲醇產(chǎn)率，故D正確．故選AD；所以答案是：AD；（4）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，反應(yīng)是氣體體積較小的放熱反應(yīng)， A．2v正（CO）=v逆（H2）說(shuō)明氫氣正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，v正（CO）=2v逆（H2）不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤； B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，反應(yīng)過(guò)程中密度不變，混合氣體的密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B錯(cuò)誤； C．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，質(zhì)量守恒，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確； D．容器中CO、H2、CH3OH的物質(zhì)的量之比為1：2：1，符合反應(yīng)之比，但不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，故D錯(cuò)誤； E．發(fā)邀請(qǐng)函氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，當(dāng)混合氣體壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化而變化說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；所以答案是：CE；（5）溫度降低，反應(yīng)速率減慢，達(dá)到平衡時(shí)間長(zhǎng)．正反應(yīng)放熱，降溫時(shí)平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)甲醇濃度比500℃高，可得右圖： ，所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；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(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．