Question

CO是現(xiàn)代化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料，下列有關(guān)問題都和CO的使用有關(guān)．
（1）人們利用CO能與金屬鎳反應(yīng)，生成四羰基鎳，然后將四羰基鎳分解從而實現(xiàn)鎳的提純，最后可以得到純度達(dá)99.9%的高純鎳．具體反應(yīng)為：Ni（s）+4CO（g）Ni（CO）₄（g）
該反應(yīng)的△H

 

0（選填“＞”或“=”或“＜”．
（2）工業(yè)上可利用CO生產(chǎn)乙醇：
2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H₁
有已知：H₂O（1）═H₂O（g）△H₂
CO（g）+H 2 O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
工業(yè)上也可利用CO₂與H₂（g）為原料合成乙醇：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（1）△H
則：△H與△H₁、△H₂、△H₃之間的關(guān)系是：△H=

 

．
（3）-定條件下，H₂、CO在體積固定的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：4H₂（g）+2CO（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
下列選項能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)的有

 

．
A.2v（H₂）=v （CO）
B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率
C．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變
D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化 
（4）工業(yè)可采用CO與H₂反應(yīng)合成再生能源甲醇，反應(yīng)如下：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H₂，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇．CO的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與溫度（T）、壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如（圖1）所示．
①合成甲醇的反應(yīng)為

 

（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)．
②A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)Ka、Kb、Kc的大小關(guān)系 為

 

．
③若達(dá)到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L，則在平衡 狀態(tài)B時容器的體積為

 

L．
④CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如 （圖2）所示，實際生產(chǎn)時條件控制在250°C、1.3×10⁴kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）由反應(yīng)條件可知，低溫有利于向正反應(yīng)進(jìn)行，高溫有利于向逆反應(yīng)進(jìn)行，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)移動，據(jù)此判斷；
（2）根據(jù)蓋斯定律由已知的熱化學(xué)方程式乘以相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行加減，來構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行加減；
（3）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
（4）①由圖1可知，壓強(qiáng)一定時，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；
②平衡常數(shù)與壓強(qiáng)無關(guān)，只與溫度有關(guān)，結(jié)合平衡移動判斷；
③A、B兩點(diǎn)溫度相等，壓強(qiáng)不同，平衡常數(shù)相同，利用三段式計算A、B兩點(diǎn)平衡時各組分物質(zhì)的量，根據(jù)A點(diǎn)各物質(zhì)的濃度計算平衡常數(shù)，再根據(jù)平衡常數(shù)計算B點(diǎn)體積；
④由圖3可知，在250°C、1.3x10⁴kPa左右，時CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，且增大成本．

解答： 解：（1）由反應(yīng)條件可知，低溫有利于向正反應(yīng)進(jìn)行，高溫有利于向逆反應(yīng)進(jìn)行，降低溫度平衡向放熱反應(yīng)移動，故該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，故答案為：＜；
（2）已知：①2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H₁
②H₂O（1）═H₂O（g）△H₂
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃
根據(jù)蓋斯定律，則①-②×3-③×2得2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O，則：△H=△H₁-3△H₂-2△H₃，
故答案為：H=△H₁-3△H₂-2△H₃；
（3）A.2v（H₂）=v （CO）中未指明正逆速率，不能說明得到平衡，故A錯誤；
B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率，均表示正反應(yīng)速率，不能說明到達(dá)平衡，故B錯誤；
C．容器體積不變，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量減小，壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變，說明到達(dá)平衡，故C正確；
D．容器體積不變，混合氣體總質(zhì)量不變，混合氣體密度始終保持不變，不能說明得到平衡，故D錯誤；
E．混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量減小，混合氣體平均相對分子質(zhì)量減小，當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故E正確，
故答案為：CE；
（4）①由圖1可知，壓強(qiáng)一定時，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
②平衡常數(shù)與壓強(qiáng)無關(guān)，只與溫度有關(guān)，A、B溫度相等，則K_a=K_b，相同壓強(qiáng)下，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則平衡常數(shù)減小，故K_b＞K_c，故K_a=K_b＞K_c，
故答案為：K_a=K_b＞K_c；
③A、B兩點(diǎn)溫度相等，壓強(qiáng)不同，平衡常數(shù)相同，
對應(yīng)A點(diǎn)，CO轉(zhuǎn)化率為0.5，參加反應(yīng)CO為10mol×0.5=5mol，
          CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol）：10     20        0
轉(zhuǎn)化（mol）：5      10        5
平衡（mol）：5      10        5
故T₁溫度下，平衡常數(shù)K=

5 10

5 10 ×( 10 10 )2

=1
對應(yīng)B點(diǎn)，CO轉(zhuǎn)化率為0.8，參加反應(yīng)CO為10mol×0.8=8mol，
          CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol）：10     20         0
轉(zhuǎn)化（mol）：8      16         8
平衡（mol）：2      4          8
設(shè)平衡時的體積為VL，則

8 V

2 V ×( 4 V )2

=1，解得V=2
故答案為：2；
④由圖3可知，在250°C、1.3x10⁴kPa左右，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，且增大生成成本，得不償失，故選擇250°C、1.3x10⁴kPa左右，
故答案為：在250°C、1.3x10⁴kPa左右，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，且增大生成成本，得不償失．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)計算、化學(xué)平衡圖象及影響因素、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、反應(yīng)熱計算，注意掌握化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用，掌握三段式計算方法，難度中等．