Question

工業上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應合成甲醇：
CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)
（1）判斷反應達到平衡狀態的依據是（填字母序號，下同）__________。

A．生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等

B．混合氣體的密度不變

C．混合氣體的相對平均分子質量不變

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化

E. 容器中氣體的壓強不再改變
（2）下表所列數據是反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數據判斷該反應的△H__________0（填“>”、“="”" 或“<”）；
②某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c(CO) =" 0.2" mol/L，則CO的轉化率為__________，此時的溫度為__________。
（3）要提高CO的轉化率，可以采取的措施是__________。
a. 升溫                b. 加入催化劑
c. 增加CO的濃度        d. 恒容下加入H₂使容器內壓強變大
e. 分離出甲醇          f. 恒容下加入惰性氣體使容器內壓強變大
（4）在250℃時，某時刻測得該溫度下的密閉容器中各物質的物質的量濃度見下表:

CO	H2	CH3OH
0.5 mol·L-1	2mol·L-1	6mol·L-1

此時反應的正、逆反應速率的關系是：v_（正）       v_（逆）（填“>”、“="”" 或“<”）。
（5）如圖1所示，甲為恒容密閉容器，乙為恒壓密閉容器。在甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的H₂和CO，使甲、乙兩容器初始容積相等。在相同溫度下發生上述反應，并維持反應過程中溫度不變。在圖2中標出甲、乙兩容器中CO的轉化率隨時間變化的對應圖像(在圖２相應曲線右側的框格中分別標注“甲”、“乙”)。

Answer 1

（14分）
（1）CDE（2分）
（2）① <（2分）     ②80%（2分）        250℃（2分）
（3）d e（2分）
（4）< （2分）
（5）（2分）

試題分析：（1）A、CH₃OH的生成速率與CO的消耗速率都表示正反應速率，自始至終反應速率都按1：1進行，不能說明到達平衡，故A錯誤；
B、都為氣體，容器的體積不變，混合氣體的總質量不變，密度自始至終為定值，不能說明可逆反應到達平衡，故B錯誤；
C、混合氣體的總質量不變，隨反應進行，混合氣體的總的物質的量減小，即平均相對分子質量減小，最后為定值，說明可逆反應到達平衡狀態，故C正確；
D、CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發生變化，說明可逆反應到達平衡狀態，故D正確；
E、反應前后體積不相等，壓強不變可作為判斷化學平衡的依據，故E正確。
故選：CDE；
（2）①由表中數據可知，溫度越高，平衡常數越小，說明升高溫度平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：＜；
②設一氧化碳的變化量為x，則
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始濃度（mol/L） 1 3 0
變化濃度（mol/L） 0.8 1.6 0.8
平衡濃度（mol/L） 0.2 2.4 0.8
則CO的轉化率=0.8/1×100%=80%，平衡常數K= c(CH₃OH)/ (c (CO]c(H₂)²) =0.8/(0.2×2.4²) =2.04，對照表，溫度為250℃。
故答案為：80%；250℃；
（3）a．升高溫度，平衡向逆反應移動，平衡時CO的轉化率減小，故a錯誤；
b．加入催化劑，縮短到達平衡時間，平衡不移動，CO轉化率不變，故b錯誤；
c．增加CO的濃度，平衡向正反應移動，平衡時CO的轉化率減小，故c錯誤；
d．加入H₂加壓，平衡向正反應移動，平衡時CO的轉化率增大，故d正確；
e．分離出甲醇，平衡向正反應移動，平衡時CO的轉化率增大，故e正確；
f．加入惰性氣體加壓，反應混合物的濃度不變，變化不移動，故f錯誤。
故選：de；
（4）K=6/(0.5*2²)=3，而平衡使K=2.401，故生成物的濃度大，即v_（正）<v_（逆）。
（5）甲、乙兩容器中分別充入等物質的量的H₂和CO，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發生CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)，其體積減小，則相當于壓強增大，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CO的轉化率增大，但壓強大，反應速率快，則達到平衡的時間變短，CO的轉化率隨時間變化的圖象為。
點評：本題考查平衡狀態判斷、平衡移動、平衡常數、反應速率計算、熱化學方程式、原電池、化學平衡圖象等，是化學反應速率與化學平衡的綜合題目，難度不大，注重基礎知識的考查，（4）中電極反應式的書寫為難點、易錯點，可以先寫出較為簡單的正極反應式，利用總反應式減去正極反應式即為負極反應式。