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．υ_正（CO）=υ_逆（H₂）

d．c (CO) = c (H₂)   e、υ（H₂O）：υ（CO）：υ（H₂）=1:1:1

（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：

① 实验1中从开始到达平衡时CO表示反应的平均速率为                 mol/(l·min)，CO（g）的转化率为             。

② 实验2中H₂O（g）的转化率为            ，该反应的逆反应为_______ (填“吸”或“放”)热反应。

③ 若实验3平衡时要达到与实验2中平衡时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)图（1）表示该反应进行过程中能量(单位为kJ・mol^-1。)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一个条件(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图（2）： 其中表示平衡混合物中CH₃OH含量最高的一段时间是_______ ；t₁～t₂改变的条件为               若t₀～t₁平衡常数为K₁, t₂～t₃平衡常数为K₂ ，则K₁ _______K₂ (填“＞”、“=”或“＜”)。

Answer

（1）de

（2）①0.15 40℅②40℅ 吸③b=2 a（a﹥1）

（3）①cd②t0 ∽t1、升高温度、﹥

【解析】

试题分析：（1）a．随反应进行的气体的物质的量减小，由于容器体积固定，恒温条件下容器中始终压强不变，说明反应到达平衡， a错误；b．l molH-H键断裂的同时断裂2mol H-O键，断裂2mol H-O键同时生成l molH-H键，说明反应到达平衡， b错误；c．根据反应可知，υ正（CO）=υ逆（H2），说明反应到达平衡，c错误；d．根据反应可知，自始至终c（CO）=c（H2），不能说明反应到达平衡，d正确； e、当υ（H2O）：υ（CO）：υ（H2）=1:1:1，不能说明正逆反应速率相等，也不能说明浓度不变，不能说明反应到达平衡，e正确；故选de；

（2）① 实验1中从开始到达平衡时CO表示反应的平均速率为v== mol/(l·min)，CO（g）的转化率为CO的转化率为:×100%=40%，② 实验2中H2O（g）的转化率为，CO的转化率为:, 则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应。③使实验3达到平衡状态时各物质的体积分数与实验2分别相等，为等效平衡，到达平衡时间t＜3min，说明反应速率加快，该反应为反应前后气体的体积不发生变化，满足n（H2O）：n（CO）=1：2即可，且实验3中起始浓度应大于实验2，即b=2 a（a﹥1）。

（3）①a．由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，c（CH3OH）减小，a错误；b．充入He （g），恒温恒容下，反应各组分浓度不变，平衡不移动，c（CH3OH）不变，b错误；c．将H2O（g）从体系中分离出来，平衡正向移动，c（CH3OH）增大，c正确；d．再充入l mol CO2和3molH2，平衡正向移动，c（CH3OH）增大，d正确，故选：cd；

②根据图象知，t1时刻，正逆反应速率都增大且可逆反应向逆反应方向移动，改变的条件是升高温度；t3时刻，正逆反应速率都增大且相等，改变的条件是加入催化剂；t4时刻正逆反应速率都减小，且平衡向逆反应方向移动，改变的条件是减小压强，所以平衡混合物中CH3OH含量最高的一段时间是t0～t1；如t0～t1平衡常数为K1，t2～t3平衡常数为K2，且t0～t1温度小于t2～t3温度，所以K1大于K2，故答案为：t0～t1；升高温度；大于．

考点：考查化学反应速率与化学平衡