Question

（2013?崇明縣一模）甲醇是重要的化學工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料，它廣泛用于有機合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、汽車和國防等工業(yè)中．工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇：CO（g）+2H₂（g） 

催化劑

加熱

CH₃OH（g）+Q
下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

（1）判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是

BD

A．混合氣體的密度不變
B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
C．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（2）由表中數(shù)據(jù)判斷Q

＞

0 （填“＞”、“=”或“＜”），要提高CO轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是

C

A．加入催化劑B．充入COC．充入H₂D．升溫
（3）某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)10min后，達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則以CH₃OH表示的反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

0.08

mol/（L?min），
CO的轉(zhuǎn)化率為

80%

．
（4）原料CO和H₂可以由C和H₂O反應(yīng)制取，涉及的反應(yīng)方程式如下：
C（s）+CO₂（g）═2CO（g）平衡常數(shù)K₁
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）平衡常數(shù)K₂
CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）平衡常數(shù)K₃
則K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系是：

K₂=K₁?K₃

．

Answer 1

分析：（1）可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（2）根據(jù)溫度和平衡常數(shù)的關(guān)系確定反應(yīng)熱類型，要提高CO轉(zhuǎn)化率，則使平衡向正反應(yīng)方向移動，且不能是增大CO的濃度來改變平衡；
（3）先計算CO的反應(yīng)速率，根據(jù)同一化學反應(yīng)中，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比確定甲醇的反應(yīng)速率，CO的轉(zhuǎn)化率等轉(zhuǎn)化的一氧化碳與原一氧化碳的比；  
（4）先確定方程式之間的關(guān)系，再根據(jù)方程式確定平衡常數(shù)的關(guān)系．

解答：解：（1）A．該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器的體積不變，則混合氣體的密度始終不變，所以不能判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，當混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時，該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率始終相等，所以不能判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．當CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化時，該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選BD；
（2）升高溫度，化學平衡常數(shù)減小，則平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即Q＞0，
該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，要提高CO轉(zhuǎn)化率，平衡向正反應(yīng)方向移動，則可采取的措施降低溫度、增大壓強、充入氫氣或減少甲醇的量，故選C，
故答案為：＞；C；
（3）某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)10min后，達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，
v（CO）=

2 2 mol/L-0.2mol/L

10min

=0.08mol/（L．min），該反應(yīng)v（CO）=v（CH₃OH）=0.08mol/（L．min），
CO的轉(zhuǎn)化率為=

2mol-0.2mol/L×2L

2mol

×100%=80%，
故答案為：0.08；80%；
（4）C（s）+CO₂（g）═2CO（g）①平衡常數(shù)K₁
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）②平衡常數(shù)K₂
CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）③平衡常數(shù)K₃
方程式①+③=②，所以K₂=K₁?K₃，
故答案為：K₂=K₁?K₃．

點評：本題考查化學平衡狀態(tài)的判斷、反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的計算等知識點，注意化學平衡狀態(tài)的判斷中反應(yīng)物和生成物都是氣體，容器的體積不變，則密度不變，為易錯點．