Question

【題目】煤化工是以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產(chǎn)品的工業(yè)過(guò)程．
（1）將水蒸氣通過(guò)紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJmol﹣1 ， △S=+133.7J（Kmol）﹣1
①該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與有關(guān)；
②一定溫度下，在一個(gè)容積可變的密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（填字母，下同）．
a．容器中的壓強(qiáng)不變 b．1molH﹣H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2molH﹣O鍵
c．v正（CO）=v逆（H2O） d．c（CO）=c（H2）
（2）將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①實(shí)驗(yàn)1中以v（CO2） 表示的反應(yīng)速率為 ．
②該反應(yīng)的逆反應(yīng)為（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)
③若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等），且t＜3min，則a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是（用含a、b的數(shù)學(xué)式表示）．
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來(lái)生產(chǎn)甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量（單位為kJmol﹣1）的變化．在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 下列措施中能使c （CH3OH）增大的是 ．
a．升高溫度 b．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
c．將H2O（g）從體系中分離出來(lái) d．再充入1mol CO2和3molH2 ．

Answer 1

【答案】
（1）溫度；a、b、c
（2）0.16mol?（L?min）﹣1；吸；b=2a，a＞1
（3）c、d
【解析】解：（1）①已知△H=+131.3kJmol﹣1 ， △S=+133.7J（Kmol）﹣1 ， 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)使△G=△H﹣T△S＜0，即131.3×1000﹣133.7T＜0，T＞ =980.5K，應(yīng)在較高的溫度下才能進(jìn)行，所以該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，所以答案是：溫度；②a．反應(yīng)前后氣體的體積不銅，容器中的壓強(qiáng)都不變，可說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；b．1molH﹣H鍵斷裂的同時(shí)斷裂2molH﹣O鍵，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；c．v正（CO）=v逆（H2O），說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；d．c（CO）=c（H2）不能確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度取決于反應(yīng)物的配料比和轉(zhuǎn)化的程度，故d錯(cuò)誤，所以答案是：a、b、c；（2）①v（CO2）=v（CO）= =0.16mol（Lmin）﹣1 ， 所以答案是：0.16mol（Lmin）﹣1；②根據(jù)CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）可知壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，如果在650℃，H2O、CO的物質(zhì)的量改為1mol、2mol，達(dá)到平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量應(yīng)為1.2mol，而900℃時(shí)CO的物質(zhì)的量應(yīng)為1.6mol，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以答案是：吸；③壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，若實(shí)驗(yàn)3要達(dá)到與實(shí)驗(yàn)2相同的平衡狀態(tài)（即各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等），應(yīng)滿足所加物質(zhì)與原來(lái)的配比數(shù)相等，則b=2a，t＜3min，說(shuō)明反應(yīng)速率較大，在相同溫度下，濃度越大反應(yīng)速率越大，則應(yīng)有a＞1或加入合適的催化劑，所以答案是：b=2a，a＞1；（3）a．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OH減小，故a錯(cuò)誤； b．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但平衡沒(méi)有移動(dòng)，故b錯(cuò)誤；c．將H2O（g）從體系中分離出來(lái)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OH濃度增大，故c正確； d．再充入1mol CO2和3mol H2 ， 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OH濃度增大，故d正確．所以答案是：c、d．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解反應(yīng)速率的定量表示方法的相關(guān)知識(shí)，掌握反應(yīng)速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t，以及對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的理解，了解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）．