Question

化学在可持续发展和能源的综合利用作出了巨大贡献。煤、石油、天然气这些化石能源如何更好的综合利用，相关技术日益成熟，请回答下列问题：

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)，此反应是吸热反应

①此反应的化学平衡常数表达式为                        ；

②下列能增大碳的转化率的措施是                  ；（填写相应字母）

A．加入C（s） B．加入H₂O（g） C．升高温度 D．增大压强

（2）合成气合成甲醇的主要反应是：2H₂(g)+CO(g)      CH₃OH(g)  △H=－90.8kJ· mol^－1

T℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在2L密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应10min后测得各组分的物质的量如下：

物质	H2	CO	CH3OH
物质的量（mol）	0.4	0.2	0.8

①该时间段内反应速率v(H₂)=            mol·L^－1·min^－1。

②比较此时正、逆反应速率的大小：v(正)_______v(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

Answer

（1）①； ② BC ；（2）① 0.08 ； ②＞。

【解析】

试题分析：（1）①化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各生成物浓度幂之积与各反应物浓度幂之积的比。所以反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的化学平衡常数表达式为；②A．加入C(s)，由于固体的浓度不变，水解加入固体C，平衡不移动，其转化率不变，错误； B．加入H2O（g），由于水是反应物，根据平衡移动原理：增大反应物的浓度，平衡正向移动，可以使其它反应物的转化率提高，正确；C．由于该反应的正反应是吸热反应，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，因此可以提高C单质的平衡转化率，正确；D．该反应的正反应是气体体积增大的反应，根据平衡移动原理，增大压强化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使C单质的转化率降低，错误；（2）①根据表格数据可知，在10min内反应产生CH3OH物质的量是0.8mol，根据方程式可知，每有2molH2反应会产生1mol CH3OH，现在反应产生了0.8mol甲醇，则反应消耗氢气的物质的量是1.6mol，则用氢气浓度变化表示化学反应速率是v(H2)=1.6mol÷2L÷10min=0.08mol/(L· min)；②在10min时各种物质的浓度分别是c(H2)=0.4mol÷2L=0.2mol/L；c(CO)=0.2mol÷2L=0.1mol/L；c(CH3OH)=0.8mol÷2=0.4mol/L，则该时刻的浓度积是，所以反应正向进行，v(正)>v(逆)

【考点定位】考查化学平衡常数的表示、应用及使原料转化率增大的措施的判断的知识。

【名师点睛】化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各反应物浓度幂之积的比，它反映了反应进行程度的大小。对于一个确定的化学反应来说，其化学平衡常数只与温度有关。假如该反应平衡常数是K，当反应方程式的系数扩大n倍，新反应方程式的化学平衡常数是Kn；当反应从逆反应方向开始，则该反应的逆反应的平衡常数是1/K；利用某时刻各种生成物浓度幂之积与各反应物浓度幂之积的比与化学平衡常数的大小进行比较，可判断反应是否处于平衡状态及反应进行的方向。若Qc>K，反应逆向进行，V逆>V正；若QcV逆；若Qc>K，反应则处于平衡状态。