Question

【題目】工業上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應合成甲醇：
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H
（1）能判斷反應達到平衡狀態的依據是（填字母序號）．
A.2V逆（H2）=V正（CO）
B.混合氣體的密度不變
C.混合氣體的平均相對分子質量不變
D.CH3OH，CO，H2的濃度都不再發生變化
E.容器內CO，H2、CH3OH的濃度之比為1：2：1
F.CO，H2、CH3OH的速率之比為1：2：1
（2）CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖1，該反應△H0（填“＞”或“＜”）

（3）一定溫度下，將4a mol H2和2amol CO放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為50%，則：
①該反應的平衡常數為 ．
②若此時再向該容器中投入a mol CO、2amol H2 和amol CH3OH，判斷平衡移動的方向是（“正向移動”“逆向移動”或“不移動”）；
③在其他條件不變的情況下，將容器體積壓縮到原來的 ，與原平衡相比，下列有關說法正確的是（填字母）．
A．H2的濃度減小；
B．正反應速率加快，逆反應速率也加快；
C．甲醇的物質的量增加；
D．重新平衡時， 增大；
（4）圖2表示在溫度分別為T1、T2時，平衡體系中H2的體積分數隨壓強變化曲線，A、C兩點的反應速率AC（填“＞”、“=”或“＜”，下同），A、C兩點的化學平衡常數AC，由狀態B到狀態A，可采用的方法（填“升溫”或“降溫”）．
（5）甲醇燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）結構示意圖3，寫出 a處電極上發生的電極反應式 ．

Answer 1

【答案】
（1）CD
（2）＜
（3）；正向移動；BC
（4）＜；=；降溫
（5）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O
【解析】解：（1）A．V逆（H2）=2V正（CO）=V正（H2）時該反應達到平衡狀態，所以當2V逆（H2）=V正（CO）
時該反應沒有達到平衡狀態，故A錯誤；
B．反應前后氣體總質量不變、容器體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，不能據此判斷平衡狀態，故B錯誤；
C．反應前后氣體的總質量不變但氣體的總物質的量減小，其平均相對分子質量增大，當混合氣體的平均相對分子質量不變時各物質的物質的量不變，反應達到平衡狀態，故C正確；
D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故D正確；
E．容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1：2：1時，該反應可能達到平衡狀態也可能沒有達到平衡狀態，與反應初始濃度及轉化率有關，故E錯誤；
F．CO、H2、CH3OH的速率之比為1：2：1時該反應可能達到平衡狀態也可能沒有達到平衡狀態，因為沒有明確反應方向，所以不能判斷平衡狀態，故F錯誤；
故選CD；（2）相同壓強下，升高溫度平衡向吸熱方向移動，根據圖知相同壓強下升高溫度CO轉化率降低，說明平衡逆向移動，則正反應是放熱反應，△H＜0，所以答案是：＜；（3）①在一定溫度下，若將4a mol H2和2a mol CO放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為50%，依據平衡三段式列式計算；

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
起始量（mol/L）	a	2a		0
變化量（mol/L）	50%×a	a		0.5a
平衡量（mol/L）	0.5a	a		0.5a

則該反應的平衡常數K= = ，
所以答案是： ；
②若此時再向該容器中投入a mol CO、2a mol H2和a mol CH3OH，濃度為c（CO）=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，c（H2）= +amol/L=2a，c（CH3OH）=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，Q= = ＜K，平衡正向移動，所以答案是：正向移動；
③縮小體積壓強增大平衡正向移動，
A．容器體積降為原來的一半，平衡正向移動，氫氣的物質的量減少導致氫氣濃度減小但大于未減小容器體積時濃度，故A錯誤；
B．壓強增大，反應物、生成物濃度都增大，所以正逆反應速率都增大，故B正確；
C．平衡正向移動，則甲醇的物質的量增加，故C正確；
D．平衡正向移動，氫氣的物質的量減少、甲醇的物質的量增大，所以重新平衡時， 減小，故D錯誤；
故選BC；（4）壓強越大化學反應速率越大，壓強A＜C，所以反應速率A＜C；
化學平衡常數只與溫度有關，A、C點溫度相同所以化學平衡常數相對；相同壓強下，溫度從T1到T2 ， 氫氣體積分數增大平衡逆向移動，正反應是放熱反應，平衡向吸熱方向移動，說明T1＜T2；由A到B采用降溫方法，
所以答案是：＜；=；降溫；（5）甲醇燃料電池中通入甲醇的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，根據電子移動方向知，通入a的電極是負極、通入b的電極是正極，a為甲醇，該電極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，
所以答案是：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O．
【考點精析】利用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡狀態的判斷對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應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平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．