Question

（1）在2L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），在其他条件不变的情况下，探究温度对反应的影响，

实验结果如图1所示（注：T₂＞T₁，均大于300℃）．

①温度为T₂时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均反应速率为               ．

②通过分析图1，温度对反应CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）的影响可以概括为                         ．

③下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是         （填字母）．

A．体系压强保持不变

B．密闭容器中CO₂、H₂、CH₃OH（g）、H₂O（g）4种气体共存

C．CH₃OH与H₂物质的量之比为1：3

D．每消耗1mol CO₂的同时生成3mol H₂

④已知H₂（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为﹣285.8kJ·mol^﹣1和﹣726.5kJ·mol^﹣1，写出由CO₂和H₂生成液态甲醇和液态水的热化学方程式：                      ．

（2）在容积可变的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示．

①该反应的平衡常数表达式K=，250℃、0.5×10⁴ kPa下的平衡常数            （填“＞”、“＜”或“=”）300℃、1.5×10⁴ kPa下的平衡常数．

②实际生产中，该反应条件控制在250℃、1.3×10⁴ kPa左右，选择此压强而不选择更高压强的理由是                             ．

Answer

（1）① mol/（L·min）；

② 当其他条件一定时，升高温度，反应速率加快；当其他条件一定时，升高温度，平衡逆向移动；

③ AD； ④ CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=﹣130.9 kJ·mol﹣1；

（2）① ；＞；

② 在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失．

【解析】

试题分析：（1）①温度为T2时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均反应速率v=

mol/（L•min）；

②温度能加快化学反应速率，能使化学平衡向着吸热方向进行，T2＞T1，根据图一，温度升高，甲醇的物质的量减小，所以平衡逆向移动，即所以当其他条件一定时，对于该化学反应：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l），升高温度，反应速率加快；当其他条件一定时，升高温度，平衡逆向移动；

③该反应是一个反应前后气体系数和不同的反应，当体系压强保持不变，证明达到平衡， A正确； 密闭容器中CO2、H2、CH3OH（g）、H2O（g）4种气体共存，只能证明是一个可逆反应，不能证明是平衡状态， B错误；CH3OH与H2物质的量之比为1：3，不能证明达平衡状态，C错误； 每消耗1mol CO2的同时生成3molH2，能证明正逆反应速率相等， D正确；

④由H2（g）的燃烧热△H为-285.8kJ•mol-1知，1molH2（g）完全燃烧生成1molH2O（l）放出热量285.8kJ，即①H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1

②CH3OH（l）+1/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-726.5kJ•mol-1，

由盖斯定律可知，3×①-②得CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（l）+H2O（l）△H=-130.9 kJ•mol-1，；

（2）①反应CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）的平衡常数K=，根据CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图2，可以知道该反应是一个放热反应，所以升高温度，平衡常数减小，压强大小和平衡常数之间无关，即250℃、0.5×104kPa下的平衡常数大于300℃、1.5×104kPa下的平衡常数；

②根据CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图2，可以知道在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

考点：化学平衡的影响因素及化学平衡状态的判断