Question

（16分）工业上可以在恒容密闭容器中采用下列反应制备甲醇：
CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）
（1）下列情况可以作为判断反应达到平衡状态的依据的是（填序号）                。
A．生成CH₃OH 的速率与消耗H₂的速率之比为1︰2
B．混合气体的平均相对分子质量保持不变
C．混合气体的密度保持不变
D．体系内的压强保持不变
（2）下表所列数据为该反应在不同温度下的化学平衡常数：

温度/℃	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

 
①反应的平衡常数表达式为K=          。由上表数据判断，该反应的△H    0（填“＞”、“＝”或“＜”）。升高温度，正反应速率       （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②某温度下，将2molCO和6molH₂充入一个容积为2L的密闭容器中，达到平衡时c(H₂)=1.4mol/L，则CO的转化率为        ，此时的温度为         。
（3）欲提高CO的转化率，可采取的措施是                。（填序号）
A．升温
B．加入更高效的催化剂
C．恒容条件下充入CO
D．恒容条件下充入H_２
E．恒容条件下充入氦气
F．及时移走CH₃OH
（4）一定条件下，CO和H₂在催化剂作用下生成1molCH₃OH的能量变化为90.8kJ。该温度下，在三个容积相同的密闭容器中，按不同方式投料，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器		甲	乙	丙
投料方式		1molCO、2molH2	1molCH3OH	2molCH3OH
平衡数据	C(CH3OH)/(mol/L)	c1	c2	c3
	体系压强(Pa)	p1	p2	p3
	反应的能量变化	akJ	bkJ	ckJ
	原料转化率	α1	α2	α3

 
下列分析正确的是             。（填序号）
A．2c₁＜c₃        B．2 p₁＜p₃     C．|a|＋|b|＝90.8     D．α₁＋α₃＞1

Answer 1

（1）BD（答对一个给1分）
（2）①  ＜  增大
②80％   250℃
（3）DF（答对一个给1分）
（4）AC（答对一个给1分，见错不给分）

试题分析：（1）A、同一方向，错误；B、反应中气体的总物质的量变化，气体的质量不变，所以相对分子质量是变量，当不变时达到平衡，正确；C、密度是定值，错误；D、气体的压强与物质的量成正比，压强是变量，当不变时达到平衡，正确。（2）温度升高，K变小，反应放热；升高温度正逆反应速率均增大；通过平衡计算的三步法直接计算可得；（3）A、升温平衡逆向移动，转化率降低，错误；B、催化剂不改变平衡状态，错误；C、加入CO，其转化率降低，错误；D、加入氢气，增加CO转化率，正确；E、恒容条件下通入不反应的气体不能不移动，错误；F、降低生成物浓度，平衡正向移动，反应物转化率提高，正确；
（4）根据题意，把丙设置为丁，则甲乙丁为等效平衡，把丁压缩到一个容器中，增大压强，平衡向生成甲醇的方向移动，故有2c₁＜c₃ ，压强2 p₁＞p₃；甲乙是从两个不同方向进行到同一个平衡，故有
|a|＋|b|＝90.8 ，α₁＋α₂ =1，丙中甲醇转化率小，故有α₁＋α₃＜1。