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：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJmol﹣1 ， △S=+133.7J（Kmol）﹣1
①該反應能否自發進行與有關；
②一定溫度下，在一個容積可變的密閉容器中，發生上述反應，下列能判斷該反應達到化學平衡狀態的是（填字母，下同）．
a．容器中的壓強不變 b．1molH﹣H鍵斷裂的同時斷裂2molH﹣O鍵
c．v正（CO）=v逆（H2O） d．c（CO）=c（H2）
（2）將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入到體積為2L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：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實驗1中以v（CO2） 表示的反應速率為 ．
②該反應的逆反應為（填“吸”或“放”）熱反應
③若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態（即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），圖表示該反應進行過程中能量（單位為kJmol﹣1）的變化．在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 下列措施中能使c （CH3OH）增大的是 ．
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1mol CO2和3molH2 ．

Answer 1

【答案】
（1）溫度；a、b、c
（2）0.16mol?（L?min）﹣1；吸；b=2a，a＞1
（3）c、d
【解析】解：（1）①已知△H=+131.3kJmol﹣1 ， △S=+133.7J（Kmol）﹣1 ， 反應能自發進行，應使△G=△H﹣T△S＜0，即131.3×1000﹣133.7T＜0，T＞ =980.5K，應在較高的溫度下才能進行，所以該反應能否自發進行與溫度有關，所以答案是：溫度；②a．反應前后氣體的體積不銅，容器中的壓強都不變，可說明達到平衡狀態，故a正確；b．1molH﹣H鍵斷裂的同時斷裂2molH﹣O鍵，說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，故b正確；c．v正（CO）=v逆（H2O），說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故c正確；d．c（CO）=c（H2）不能確定反應是否達到平衡狀態，平衡時各物質的濃度取決于反應物的配料比和轉化的程度，故d錯誤，所以答案是：a、b、c；（2）①v（CO2）=v（CO）= =0.16mol（Lmin）﹣1 ， 所以答案是：0.16mol（Lmin）﹣1；②根據CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）可知壓強對平衡移動無影響，如果在650℃，H2O、CO的物質的量改為1mol、2mol，達到平衡時CO的物質的量應為1.2mol，而900℃時CO的物質的量應為1.6mol，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應，逆反應為吸熱反應，所以答案是：吸；③壓強對平衡移動無影響，若實驗3要達到與實驗2相同的平衡狀態（即各物質的質量分數分別相等），應滿足所加物質與原來的配比數相等，則b=2a，t＜3min，說明反應速率較大，在相同溫度下，濃度越大反應速率越大，則應有a＞1或加入合適的催化劑，所以答案是：b=2a，a＞1；（3）a．升高溫度平衡向逆反應方向移動，CH3OH減小，故a錯誤； b．充入He（g），使體系壓強增大，但平衡沒有移動，故b錯誤；c．將H2O（g）從體系中分離出來，平衡向正反應方向移動，CH3OH濃度增大，故c正確； d．再充入1mol CO2和3mol H2 ， 平衡向正反應方向移動，CH3OH濃度增大，故d正確．所以答案是：c、d．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應速率的定量表示方法的相關知識，掌握反應速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t，以及對化學平衡狀態本質及特征的理解，了解化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應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平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）．