Question

能源短缺是人類面臨的重大問題之一．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景．工業上合成甲醇一般采用以下反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）+Q
下表所列數據是上述反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

（1）在一定條件下將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中發生反應，5分鐘后測得c（H₂）=1.5mol/L，則此段時間內的反應速率（用CH₃OH表達）______mol/（L?min）．
（2）由表中數據分析可知，Q______0（填“＞”、“＜”或“=”）．其它條件不變的情況下，若壓縮容器的體積，則平衡______移動（“向正反應方向”“向逆反應方向”或“不”），化學平衡常數K______（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）在體積一定的密閉容器中，能說明該反應已處于化學平衡狀態的是______（填編號）．
a．V_正（CO）=1/2V_正（H₂）b．混合氣體的密度保持不變
c．反應體系中的熱效應不再變化d．c（CO）：c（CH₃OH）=1：1
（4）尋找到合適的催化劑是實現反應工業化的關鍵．該反應使用催化劑無法實現的目標是______（填編號）．
a．提高單位時間內甲醇的產量b．增大混合氣體中甲醇的體積分數
c．縮短達到平衡所需時間d．提高一氧化碳的轉化率．

Answer 1

（1）依據化學平衡三段式列式得到
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol） 260
變化量（mol）1.5 31.5
5分鐘量（mol） 0.5 2L×1.5mol/L=3mol 1.5
用CH₃OH表達的反應速率=

1.5mol 2L

5min

=0.15mol/L?min，
故答案為：0.15；
（2）表中數據分析可知隨溫度升高，平衡常數K減小，說明溫度升高，平衡逆向進行，所以正向是放熱反應，Q＞＞0，反應前后氣體體積減小，依據平衡移動原理，增大壓強平衡向氣體體積減小的分析進行，所以壓縮體積是增大壓強，平衡正向進行；平衡常數瑣碎溫度變化，不隨濃度、壓強等因素變化，所以K不變，
故答案為：＞；向正反應方向；不變；
（3）反應達到平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變；
a．V_正（CO）=1/2V_正（H₂），正反應速率之比等于化學方程式中 計量數之比，僅表示反應正向進行，不能說明反應達到平衡，故a錯誤；
b．混合氣體的密度保持不變，混合氣體在乙定容密閉容器中進行，質量守恒，體積不變，反應過程中混合氣體的密度始終不變，故b錯誤；
c．反應體系中的熱效應不再變化，反應達到平衡反應的熱量變化一定，平衡發生移動，反應的熱量發生改變，證明反應達到平衡，故C正確；
d．c（CO）：c（CH₃OH）=1：1濃度相同，和起始量，變化量等有關，與平衡無直接關系，不能做平衡的標志，故d錯誤；
故答案為：c；
（4）尋找到合適的催化劑是實現反應工業化的關鍵，催化劑降低反應活化能，增大反應速率，但不改變化學平衡，
a．提高單位時間內甲醇的產量，反應速率增大，單位時間內生成甲醇增大，故a不符合；
b．增大混合氣體中甲醇的體積分數，催化劑不改變化學平衡，體積分數不變，故b符合；
c．縮短達到平衡所需時間，催化劑加快反應速率，縮短到達平衡的時間，故c不符合；
d．提高一氧化碳的轉化率，催化劑不改變平衡，反應物的轉化率不變，故d符合；
故答案為：bd．