Question

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：

C(s) +H₂O(g) CO(g) +H₂(g)  △H= +131.3kJ·mol^－1

一定温度下，在一个容积固定的密闭容器中，发生上述反应，下列不能判断该反应达到化学平衡状态的是     （填字母）。

a．容器中的压强不变        b．1mol H－H 键断裂的同时断裂2molH－O键

c．v_正（CO）= v_逆（H₂O）   d．c(CO) =c(H₂)

（2）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应

CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+ H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所 需时间/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该反应的逆反应为              (填“吸”或“放’’)热反应

②若实验3要达到与实验2中各物质的质量分数分别相等，且t<3min，则a、b应满足的关系是

(用含a、b的数学式表示)。

（3）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产甲醇。一定条件下发生反应：

CO₂（g）+ 3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），右图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol)的变化。

①在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入l molCO₂和3molH₂，下列措施中能使c(CH₃OH)增大的是              (填字母)

a．升高温度                      b．充入He(g)，使体系压强增大

c．将H₂O(g)从体系中分离出来      d．再充入l mol CO₂和3 molH₂

②当反应达到平衡时不断改变条件(但不改变各组分物质的量和状态)反应速率随时间的变化如图：其中表示平衡混合物中CH₃OH含量最高的一段时间是          ；如t₀～t₁平衡常数为K₁，t₂～t₃平衡常数为K₂，则K₁         K₂(填“大于”、“等于”或“小于”)。

Answer

（1）d (2分)

（2）①吸(2分) ②b=2a a>1(2分)

（3）①c、d(2分) ②t0~t1(2分) 大于(2分)

【解析】

试题分析：

（1）a正确，该反应为反应前后气体系数不相等的反应，若容器内压强不变，则反应达到平衡；b正确， 1mol H－H 键断裂表示逆向速率，2mol H－O键断裂表示正向速率，若正逆反应速率相等则反应平衡；c正确，正逆反应速率相等则反应平衡；d错，c(CO) =c(H2)，并不表示浓度不变，不能判断是否达到平衡。故选d。

（2）①该反应的平衡常数K=，650℃时平衡体系中CO、H2O、CO2、H2浓度（mol/L）分别为1.2、0.2、0.8、0.8。故K= = ；900℃时平衡体系中CO、H2O、CO2、H2浓度（mol/L）分别为0.8、0.3、0.2、0.2。故K= = 。温度越高，K越小，故该反应为放热反应，逆反应为吸热反应。

②若实验3要达到与实验2中各物质的质量分数分别相等，且t<3min。按照等效平衡原理，则a、b应满足的关系是b=2a，a>1。

（3）①a．该反应的正反应方向为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，c(CH3OH)减小；b．在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入He(g)，使体系压强增大，但反应体系的浓度不变，故平衡不发生移动，c(CH3OH)不变；c．将H2O(g)从体系中分离出来，平衡向正反应方向移动，c(CH3OH)增大；d．再充入l mol CO2和3 molH2，，平衡向正反应方向移动，c(CH3OH)增大。故选c、d。

②因t1后都逆向移动或者不移动，平衡混合物中CH3OH含量减小，故t0~t1时间段内平衡混合物中CH3OH含量最高。由图可判断，t1～t2应该是升高温度，因该反应的正反应方向为放热反应，温度越高，K越小，故有K1大于K2。

考点：化学平衡状态的判断，平衡常数的计算，平衡的移动

【名师点睛】判断化学反应达到平衡状态的标志 1、任何情况下均可作为标志的: （1）v正=v逆(同一种物质) （2）各组分含量(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化 （3）某反应物的消耗(生成)速率:某生成物的消耗(生成)速率=化学计量数之比 2、在一定条件下可作为标志的: （1）对于有色物质参加或生成的可逆反应体系，颜色不再变化。 （2）对于有气态物质参加或生成的可逆反应体系，若反应前后气体的物质的量变化不为0，则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)。 （3）对于恒容绝热体系，体系的温度不再变化。