Question

【題目】煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業過程。

（1） 將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣。反應為：

一定溫度下，在一個容積固定的密閉容器中，發生上述反應，下列不能判斷該反應達到化學平衡狀態的是_______ (填字母)。

a．容器中的壓強不變

b．1 mol H-H鍵斷裂的同時斷裂2 mol H-O鍵

c．υ正（CO）=υ逆（H2）

d．c (CO) = c (H2) e、υ（H2O）：υ（CO）：υ（H2）=1:1:1

（2） 將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2 L的恒容密閉容器中，進行反應

CO(g)+H2O(g) CO2 (g)+H2 (g) ，得到如下三組數據：

① 實驗1中從開始到達平衡時CO表示反應的平均速率為 mol/(l·min)，CO（g）的轉化率為 。

② 實驗2中H2O（g）的轉化率為 ，該反應的逆反應為_______ (填“吸”或“放”)熱反應。

③ 若實驗3平衡時要達到與實驗2中平衡時各物質的質量分數分別相等，且t<3min，則a、b應滿足的關系 是______________ (用含a、b的數學式表示)。

（3）目前工業上有一種方法是用CO2來生產甲醇。一定條件下發生反應：CO2 (g)+3H2 (g) CH3OH(g)+H2O(g)圖（1）表示該反應進行過程中能量(單位為kJmol-1。)的變化。

① 在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入l molCO2和3molH2，下列措施中能使 c (CH3OH)增大的是_______ (填字母)

a．升高溫度

b．充入He (g)，使體系壓強增大

c．將H2O(g)從體系中分離出來

d．再充入l mol CO2和3 molH2

② 當反應達到平衡時不斷改變一個條件(但不改變各組分物質的量和狀態)反應速率隨時間的變化如圖（2）： 其中表示平衡混合物中CH3OH含量最高的一段時間是_______ ；t1～t2改變的條件為 若t0～t1平衡常數為K1, t2～t3平衡常數為K2 ，則K1 _______K2 (填“＞”、“=”或“＜”)。

Answer 1

【答案】

（1）de

（2）①0.15 40℅②40℅ 吸③b=2 a（a﹥1）

（3）①cd②t0 ∽t1、升高溫度、﹥

【解析】

試題分析：（1）a．隨反應進行的氣體的物質的量減小，由于容器體積固定，恒溫條件下容器中始終壓強不變，說明反應到達平衡， a錯誤；b．l molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵，斷裂2mol H-O鍵同時生成l molH-H鍵，說明反應到達平衡， b錯誤；c．根據反應可知，υ正（CO）=υ逆（H2），說明反應到達平衡，c錯誤；d．根據反應可知，自始至終c（CO）=c（H2），不能說明反應到達平衡，d正確； e、當υ（H2O）：υ（CO）：υ（H2）=1:1:1，不能說明正逆反應速率相等，也不能說明濃度不變，不能說明反應到達平衡，e正確；故選de；

（2）① 實驗1中從開始到達平衡時CO表示反應的平均速率為v== mol/(l·min)，CO（g）的轉化率為CO的轉化率為:×100%=40%，② 實驗2中H2O（g）的轉化率為，CO的轉化率為:, 則實驗1的轉化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應。③使實驗3達到平衡狀態時各物質的體積分數與實驗2分別相等，為等效平衡，到達平衡時間t＜3min，說明反應速率加快，該反應為反應前后氣體的體積不發生變化，滿足n（H2O）：n（CO）=1：2即可，且實驗3中起始濃度應大于實驗2，即b=2 a（a﹥1）。

（3）①a．由圖可知，反應物總能量小于生成物總能量，為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，c（CH3OH）減小，a錯誤；b．充入He （g），恒溫恒容下，反應各組分濃度不變，平衡不移動，c（CH3OH）不變，b錯誤；c．將H2O（g）從體系中分離出來，平衡正向移動，c（CH3OH）增大，c正確；d．再充入l mol CO2和3molH2，平衡正向移動，c（CH3OH）增大，d正確，故選：cd；

②根據圖象知，t1時刻，正逆反應速率都增大且可逆反應向逆反應方向移動，改變的條件是升高溫度；t3時刻，正逆反應速率都增大且相等，改變的條件是加入催化劑；t4時刻正逆反應速率都減小，且平衡向逆反應方向移動，改變的條件是減小壓強，所以平衡混合物中CH3OH含量最高的一段時間是t0～t1；如t0～t1平衡常數為K1，t2～t3平衡常數為K2，且t0～t1溫度小于t2～t3溫度，所以K1大于K2，故答案為：t0～t1；升高溫度；大于．