Question

工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）ΔH

（1）能判断反应达到平衡状态的依据是          (填字母序号)。

A．2V _逆(H ₂) = V_正(CO)

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．CH₃OH、CO、H ₂的浓度都不再发生变化

E．容器内CO、H ₂、CH₃OH的浓度之比为1:2:1

F、CO、H₂ 、CH₃OH的速率之比为1:2:1

（2）CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1,该反应△H          0（填“＞”或“＜”）

（3）一定温度下,将4a mol H ₂和2amol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50％，则：

①该反应的平衡常数为            。

②若此时再向该容器中投入a mol CO、2amol H ₂ 和amol CH₃OH，判断平衡移动的方向是         （“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）；

③在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的，与原平衡相比，下列有关说法正确的是         （填字母）．

A．H₂的浓度减小;

B．正反应速率加快，逆反应速率也加快；

C．甲醇的物质的量增加;

D．重新平衡时，增大;

（4）上图2表示在温度分别为T₁、T₂时，平衡体系中H₂的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A            C(填“＞”、“=”或“＜”，下同)，A、C两点的化学平衡常数A         C，由状态B到状态A，可采用            的方法(填“升温”或“降温”)．

（5）甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)结构示意图3，写出 a处电极上发生的电极反应式                 

Answer

（1）CD

（2）＜

（3）①②正向移动③BC

（4）＜；=；升温

（5）CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】

试题分析：（1）判断反应达到平衡状态的依据正逆反应速率相等，平衡时反应混合物中各种物质的含量不再发生变化。A．依据化学反应速率与化学计量数的关系可知，当达到化学平衡状态时V 逆(H 2) =2 V正(CO)，故A错误；B．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故B错误；C．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，故C正确；D．反应达到平衡状态时，CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，故D正确；E．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1：2：1，和起始量，变化量有关，不能作为平衡的标志，故E错误；F．

无论反应是否达到平衡状态，速率比都等于化学计量数之比，所以不能作为判断平衡状态的依据，故F错误。故答案为：CD；

（2）根据图1，压强相等情况下，升高温度，CO转化率降低，说明反应为放热，＜0；故答案为：＜；

（3）①在一定温度下，若将4a mol H2和2a mol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50%，依据平衡三段式列式计算：

CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）

起始量（mol/L） a 2a 0

变化量（mol/L）50%×a a 0.5a

平衡量（mol/L）0.5a a 0.5a

则该反应的平衡常数K=0.5a/(0.5a×a)=1/a2；故答案为：1/a2；

②若此时再向该容器中投入a mol CO、2a mol H2和a mol CH3OH，浓度为c（CO）=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，c（H2）=2a，c（CH3OH）=amol/L，Q=a/[a×(2a)2]=1/4a2＜K=1/a2，判断平衡移动的方向是反应正向进行。故答案为：正向移动；

③在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的，与原平衡相比，A．H2的浓度增大，故A错误；B．因为反应物和生成物的浓度均增大，所以正反应速率加快，逆反应速率也加快，故B正确；C．增大压强，平衡向正反应方向移动，所以甲醇的物质的量增加，故C正确；D．平衡向正反应方向移动，重新平衡时，减小，故D错误。故答案为：BC；

（4）根据图2，A、C两点温度相同，C点的压强大于A点，故反应速率：A＜C；由于温度相同，故A、C的化学平衡常数相等；B点氢气的含量小于A点的，反应放热，若要提高氢气的含量，必须升高温度；故答案为：＜，=，升温；

（5）图3中，甲醇燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，再根据电子流动方向，a为阳极，发生氧化反应，反应离子方程式：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O。

考点：考查化学平衡状态的判断；化学平衡的建立；化学反应速率和化学平衡图线的综合应用