Question

【題目】（1）下圖是某煤化工產業(yè)鏈的一部分，已知該產業(yè)鏈中某反應的平衡常數(shù)表達式為，已知此反應中生成1g氫氣需吸熱65.75kJ，它所對應的熱化學方程式是 。

（2）向2L密閉容器中加入2molCO2、6molH2，在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟拢�發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

①該反應自發(fā)進行的條件是 （填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）

②下列敘述能說明容器內反應達到平衡狀態(tài)的是 。

A.混合氣體的平均相對分子質量保持不變 B.CO2和H2的體積分數(shù)保持不變

C.CO2和H2的轉化率相等 D.混合氣體的密度保持不變

（3）改變溫度，使反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0中的所有物質都為氣態(tài)，起始溫度體積相同（T1℃、2L密閉容器）。反應過程中部分數(shù)據(jù)見下表：

	反應時間	CO2(mol)	H2(mol)	CH3OH(mol)	H2O(mol)
反應I恒溫恒容	0min	2	6	0	0
	10min		4.5
	20min	1
	30min			1
反應II絕熱恒容	0min	0	0	2	2

到平衡時，反應I、II對比，平衡時CH3OH的濃度c(I) c(II)（填“＞”“＜”或“=”）

反應I，前10min內的平均反應速率v(CH3OH)= 。若30min時只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，則平衡 移動。（填“正向”“逆向”或“不”）。

Answer 1

【答案】（1）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ/mol

（2）①低溫 ②D

（3）① ＜②0.025mol·L―1min―1 不

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達式可判斷氫氣是生成物，碳和水蒸氣反應生成氫氣和CO，已知反應中生成1g氫氣需吸熱65.75kJ，則生成1mol氫氣即2個氫氣吸收的熱量是131.5kJ，因此它所對應的熱化學方程式是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ/mol。

（2）①正反應是體積減小的放熱反應，則根據(jù)△G＝△H－T·△S＜0可知反應應該在低溫下自發(fā)進行。

②A. 混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，由于只有反應物是氣體，且二者的比值固定，所以混合氣體的平均相對分子質量始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，A錯誤；B. 由于只有反應物是氣體，且二者的比值固定，所以CO2和H2的體積分數(shù)始終保持不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，B錯誤；C. CO2和H2是按照化學計量數(shù)之比充入反應，則二的轉化率始終相等，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，C錯誤；D. 密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中氣體質量變化，容器容積不變，則混合氣體的密度保持不變可以說明反應達到平衡狀態(tài)，D正確，答案選D。

（3）①Ⅰ、Ⅱ轉化到一邊完全一樣，則恒溫恒容為等效，又I為恒溫，Ⅱ為絕熱容器，反應向逆反應進行，逆反應為吸熱反應，平衡時溫度比I中低，升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此平衡時CH3OH的濃度c(I)＜c(II)。

②對反應I，前10min內消耗氫氣是1.5mol，則生成甲醇是0.5mol，其濃度是0.25mol/L，所以平均反應速率v(CH3OH)=0.25mol/L÷10min＝0.025 mol·L―1min―1。20min時，轉化的CO2為2mol-1mol=1mol，則生成的CH3OH為1mol，而30min時CH3OH為1mol，故20min時到達平衡，則

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始濃度（mol/L） 1 3 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡濃度（mol/L） 0.5 1.5 0.5 0.5

則K＝

若30min時只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，則此時濃度熵＝，因此平衡不移動。