Question

如圖是煤化工產業鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題：

（1）已知該產業鏈中某反應的平衡常數表達式為：，它所對應反應的化學方程式是
_________________________________。
（2）合成甲醇的主要反應是：2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）+90.8kJ，t℃下此反應的平衡常數為160。此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H₂，反應l0min后測得各組分的濃度如下：

物質	H2	CO	CH3OH
濃度（mol/L）	0.2	0.1	0.4

 
①該時間段內反應速率v(H₂)=      
②比較此時正、逆反應速率的大小：v_正       v_逆（填“>”、“<”或“=”）
③反應達到平衡后，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移動，平衡常數K          (填“增大”、“減小” 或“不變”)。
（3）固氮是科學家致力研究的重要課題。自然界中存在天然的大氣固氮過程：N₂ (g) + O₂ (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工業合成氨則是人工固氮。分析兩種固氮反應的平衡常數，下列結論正確的是       。

反應	大氣固氮		工業固氮
溫度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

 
A．常溫下，大氣固氮很難進行，而工業固氮卻能非常容易進行
B．模擬大氣固氮應用于工業上的意義不大
C．工業固氮時溫度越低，氮氣與氫氣反應越完全
D．K越大說明合成氨反應的速率越大

Answer 1

（1）C+H₂O (g)CO + H₂     （2分）              
（2）①0.08mol/(L·min)  ② ＞   ③ 正向 ，不變 （各1分，共4分） 
（3）BC   （2分）

解析試題分析：（1）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據平衡表達式可知，生成物為CO、H₂，反應物含有H₂O，三者化學計量數分別為1、1、1，根據原子守恒可知，另一反應物為固體C，因此該反應的化學方程式為C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g）。
（2）①由表中數據可知，l0min內甲醇的濃度變化為0.4mol/L，所以用甲醇表示的反應速率v（CH₃OH）＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol/（L?min）。又因為速率之比等于化學計量數之比，故v（H₂）＝2v（CH₃OH）＝2×0.04mol/（L?min）＝0.08mol/（L?min）。
②10min時，CO的濃度為0.1mol/L，氫氣的濃度為0.2mol/L，甲醇的濃度為0.4mol/L，故此時的濃度商，小于平衡常數160，故反應向正反應進行，即v_正＞v_逆。
③容器的體積縮小一半，壓強增大，平衡向體積減小的方向移動，故平衡向正反應移動；平衡常數只受溫度影響，與壓強無關，溫度不變，平衡常數不變。
（3）A、化學平衡常數說明可逆反應正向進行的程度，與反應進行的難易程度無關，故A錯誤；B、大氣固氮的進行程度很小，利用大氣固氮原理進行工業生成，產率很小，沒有實際意義，故B正確；C、合成氨是放熱反應，溫度越低，有利于平衡向正反應移動，反應的轉化率越高，反應越完全，故C正確；D、化學平衡常數說明可逆反應正向進行的程度，與反應速率無關，故D錯誤
考點：考查可逆反應速率、平衡常數的計算與應用以及外界條件對反應速率和平衡狀態的影響等