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：

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．1 mol H-H键断裂的同时断裂2 mol H-O键

c． （CO）= （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	CO2
1	650	2	4	1.6	1.6	5
2	900	1	2	0.4	0.4	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右图：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）

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．反应前后气体的物质的量不等，容器中始终压强不变，说明反应到平衡，正确。b．1 mol H-H键断裂的同时断裂2 mol H-O键，说明正反应速率等于逆反应速率，反应到平衡。C、（CO）= （H2O）可以说明反应到平衡。d．根据反应可知，自始至终c （CO） = c （H2），不能说明反应到平衡，错误。所以选d。①从表格数据分析，实验1中一氧化碳的转化率为1.6/4=40%，实验2中一氧化碳的转化率为0.4/2=20%，说明实验1的转化率大于实验2，则说明升温，平衡向逆向移动，正反应放热，逆反应吸热。②实验3要达到与试验中各物质的质量分数分别相等，即等效平衡，则对于前后气体体积相等的反应，只要起始加入量比例相同即可，即b=2a， a>1就可以满足等效平衡。 （3）①a、反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，甲醇的浓度减小。B、恒容的条件下充入氦气，体系中各物质的量浓度不变，平衡不移动。甲醇的浓度不变。C、将水蒸汽从体系中分离，平衡正向移动，甲醇的浓度变大，蒸汽。D、再充入二氧化碳和氢气等同于加压，平衡正向移动，甲醇浓度变大，正确，所以选c、d。②从图像分析，t1时刻改变条件，平衡逆向移动，t3时刻改变条件，平衡不移动，t4改变条件平衡逆向移动，所以在t0~t1阶段甲醇的含量最高。根据反应为放热反应分析，t1时刻是升温，平衡逆向移动，平衡常数减小，所以K1大于K2。

考点：化学平衡的标志，影响化学平衡的因素，化学平衡图像分析

【名师点睛】化学平衡的标志有直接标志和间接标志两大类。

一、直接标志：正反应速率=逆反应速率

注意反应速率的方向必须有正向和逆向。同时要注意物质之间的比例关系，必须符合方程式中的化学计量数的比值。

二、间接标志

1、各物质的浓度不变。

2.、各物质的百分含量不变。

3、对于气体体积前后改变的反应，压强不变是平衡的标志。

4、对于气体体积前后不改变的反应，压强不能做标志。

5、对于恒温恒压条件下的反应，气体体积前后改变的反应密度不变是平衡标志。

6、对于恒温恒容下的反应，有非气体物质的反应，密度不变是平衡标志。

对于化学图像的分析，一定主要图像中横纵坐标的含义，对于速率时间图像中，若只是改变某一种物质的浓度，只有一种反应速率改变，平衡移动，若改变温度，升温，反应速率增大，平衡移动，增大压强，反应速率都增大，若反应前后气体体积改变，则平衡移动，若反应前后气体体积不变，平衡不移动。若使用催化剂，反应速率加快，但平衡不移动。分清反应中的前后气体体积的关系，以及反应热的正负，就可以准确判断图像信息。