Question

工业上，煤的气化和液化是高效、清洁、综合利用煤炭的重要途径。

（1）一定条件下，将C(s)和H₂O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器发生反应：C(s)+2H₂O(g)CO₂(g)+2H₂(g)   ΔH₁＞0，相关数据如下表：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol
C(s)	H2O(g)	H2(g)
甲	2	T1	3	4	3.2
乙	1	T2	1.5	2	1.2

①T₁___T₂(填“＞、＜或=”)。

②T₁时达到平衡后再加入1molH₂O(g)，达到新平衡后H₂(g)的物质的量分数___(填“增大”“不变”或“减小”)；T₂时，若起始时乙容器中加入1.5molC(s)、1.2molH₂O(g)、0.5molCO₂(g)、1.4molH₂(g)，此时v_正___v_逆(填“＞、＜或=”)。

（2）煤液化时发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)ΔH₂，在10L恒容密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H₂，测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，200℃时，n(H₂)随时间的变化如下表所示：

t/min	0	1	3	5
n(H2)/mol	8.0	5.4	4.0	4.0

①ΔH₂___0(填“＞、＜或=”)。

②下列说法正确的是___(填标号)。

a.温度越高，该反应的平衡常数越大

b.达平衡后再充入稀有气体，CO的转化率提高

c.容器内气体压强不再变化时，反应达到最大限度

d.图中压强P₁＜P₂

③0-3min内用CH₃OH表示的反应速率v(CH₃OH)=___mol/(L·min)（结果保留两位有效数值）。

④200℃时，该反应的平衡常数K=___。向上述200℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2molCO、2molH₂、2molCH₃OH，保持温度不变，则化学平衡___(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。

Answer

＞ 减小 ＞ ＜ cd 0.067 6.25 正向

【解析】

(1)①甲、乙中水蒸气浓度相等，只有温度不同，该反应的正反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，则生成的氢气越多，甲中氢气物质的量大于乙中2倍，说明甲的温度高；

②T1时达到平衡后再加入1molH2O(g)，容器的体积不变，等效于加压过程，平衡逆向移动；T2时，利用三段式可求出该反应的平衡常数；利用浓度商Qc与平衡常数K的大小关系，判定平衡移动方向，得出v正与v逆的关系；

(2)①随温度的升高CO转化率降低，说明平衡向着逆反应方向进行，逆反应为吸热反应；

②根据外界条件对平衡移动的影响规律、外界条件对平衡常数的影响规律、平衡状态的判定标准进行综合分析；

③结合图表信息，根据进行计算；

④200℃时，利用三段式可求出该反应的平衡常数；根据浓度熵Qc与平衡常数K的大小关系，判定平衡移动方向。

(1)①甲、乙中水蒸气浓度相等，只有温度不同，该反应的正反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，则生成的氢气越多，甲中氢气物质的量大于乙中2倍，说明甲的温度高，则T1＞T2；

②T1时达到平衡后再加入1molH2O(g)，平衡正向移动，但与原平衡相比，相当于增加压强，平衡向气体体积减小方向移动，即逆向移动，所以达到新平衡后H2(g)的物质的量分数减小；

T2时，利用三等式可求出该反应的平衡常数，有

化学平衡常数；若起始时乙容器中加入1.5molC(s)、1.2molH2O(g)、0.5molCO2(g)、1.4molH2(g)，浓度商，浓度商Qc<平衡常数K，平衡正向移动，则v正＞v逆；

(2)①随温度的升高CO转化率降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，则正反应是放热反应，因此ΔH2＜0；

②a．升高温度平衡向逆反应方向进行，因此温度越高，该反应的平衡常数越小，a错误；

b．在恒容容器中，达平衡后再充入稀有气体，反应物浓度不变，CO的转化率不变，b错误。

c．正反应体积减小，则容器内气体压强不再变化时，反应达到最大限度，即达到平衡状态，c正确；

d．正反应体积减小，增大压强平衡向正反应方向进行，CO转化率增大，所以图中压强P1＜P2，d正确；

答案选cd；

③0-3min内消耗氢气是4mol，生成甲醇是2mol，其浓度为0.2mol/L，则用甲醇表示的反应速率

④200℃时，利用三等式可求出该反应的平衡常数，有：

所以200℃时，该反应的平衡常数；

向上述200℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2molCO、2molH2、2molCH3OH，此时CO、H2、CH3OH的浓度变为0.4mol·L－1、0.6mol·L－1、0.4mol·L－1；保持温度不变，此时浓度熵，小于平衡常数，则化学平衡正向移动。