Question

【題目】工業上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH

圖1 (圖中表示生成1mol物質時的能量) 圖2

（1）根據圖1請寫出合成甲醇的熱化學方程式 (熱量用E1、E2或E3表示)。

（2）該反應的逆反應速率隨時間變化的關系如上圖2。t1時改變了某種條件，改變的條件可能是 。

（3）判斷反應達到平衡狀態的依據是 (填字母序號)。

A．2v(H2)(逆) =v(CO)(正)

B．混合氣體的密度不變

C．混合氣體的平均相對分子質量不變

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化

E．容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1:2:1

（4）在一定溫度下，若將4a mol H2和2amol CO放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為50％，則該反應的平衡常數為 。若此時再向該容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，判斷平衡移動的方向是 _______(“正向移動”“逆向移動”或“不移動”)；與原平衡相比，CO的物質的量濃度 _____(填“增大”、“不變”或“減小”)。

Answer 1

【答案】（1）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=(E1－E3)或－(E3－E1)kJmol-1

（2）加壓、等倍增加反應物和生成物、增加甲醇濃度、升高溫度、使用催化劑等(任答一個合理答案給分。注：t1時刻不能確認是否平衡)

（3）CD（4）；正向移動；增大；

【解析】

試題分析：（1）圖象分析反應是放熱反應，反應的焓變=斷裂化學鍵吸收的能量-形成化學鍵放出的熱量=E1-E3，標注物質的聚集狀態和對應反應的焓變寫出熱化學方程式為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=(E1-E3)或-(E3-E1)kJmol-1 ，故答案為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=(E1-E3)或-(E3-E1)kJmol-1 ；

（2）圖象分析可知是逆反應速率增大，反應是否達到平衡不知，所以增大逆反應速率的因素均符合，如加壓、等倍增加反應物和生成物、增加甲醇濃度、升高溫度、使用催化劑等，故答案為：加壓、等倍增加反應物和生成物、增加甲醇濃度、升高溫度、使用催化劑等；

（3）判斷反應達到平衡狀態的依據正逆反應速率相等，平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化；A．v逆(H2)=2v正(CO)，說明正逆反應速率相同，2v逆(H2)=v正(CO)不能說明正逆反應速率相同，故A錯誤；B．混合物的質量始終不變，容器的體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，所以不能作為判斷平衡狀態的依據，故B錯誤；C．反應前后，混合氣體的物質的量改變，氣體的質量不變，反應達到平衡狀態時，混合氣體的相對平均分子質量不變，所以能作為判斷平衡狀態的依據，故C正確；D．反應達到平衡狀態時，CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化，所以能作為判斷平衡狀態的依據，故D正確；E．容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1：2：1，和起始量，變化量有關，不能作為平衡的標志，故E錯誤；故選CD。

（4）在一定溫度下，若將4a mol H2和2a mol CO放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為50%，依據平衡三段式列式計算；

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量(mol/L) a 2a 0

變化量(mol/L)50%×a a 0.5a

平衡量(mol/L)0.5a a 0.5a

則該反應的平衡常數K==；若此時再向該容器中投入a mol CO、2a mol H2和a mol CH3OH，濃度為c(CO)=mol/L+0.5amol/L=amol/L，c(H2)=mol/L+amol/L=2a，c(CH3OH)=mol/L+0.5amol/L=amol/L，Q==＜K=，判斷平衡移動的方向是反應正向進行；達到新平衡與原平衡相比，CO的物質的量濃度增大；故答案為：；正向移動；增大。