Question

【題目】煤化工中兩個重要反應為： ①C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H=+131.3kJmol﹣1 ，
②CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）．
（1）下列說法正確的是 ．
A.當反應①的容器中混合氣體的密度不再變化時反應達到最大限度
B.反應②的熵變△S＞0
C.反應①中增加C固體的量能增大反應速率
D.在反應中②及時分離出產生的H2對正反應速率無影響
（2）若工業上要增加反應①的速率，最經濟的措施為 ．
（3）現將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入2L恒容密閉容器中進行反應，得到如下三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所 需時間/min
		CO	H2O	H2	CO2
I	650	4	2	1.6	1.6	5
Ⅱ	900	2	1	0.5	0.5	3
Ⅲ	900	a	b	c	d	t

①實驗I中，從反應開始到反應達到平衡時，H2O的平均反應速率為 ．
②CO（g）和H2O（g）反應的△H0 （ 填“大于”、“小于”或“等于”）
③實驗III中，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則a、b必須滿足的關系是 ， 與實驗Ⅱ相比，化學平衡常數（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④若在900℃時，實驗II反應達到平衡后，向此容器中再加入1mol CO、0.5mol H2O、0.2mol CO2、0.5mol H2 ， 平衡向方向移動（填“正反應”、“逆反應”“不移動”）．
（4）CO、H2可用于甲醇和甲醚，其反應為（m、n均大于0）： 反應①：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣mkJmol﹣1
反應②：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣nkJmol﹣1
反應③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H＜0
則m與n的關系為 ．

Answer 1

【答案】
（1）A
（2）粉碎煤炭、增加H2O的濃度、使用合適的催化劑
（3）0.04mol/（L?min）；小于；a＜b；不變；正反應
（4）n＞2m
【解析】解：（1）A．因為反應①可知反應物C為固體，所以反應前后質量在變，又體積固定，所以當反應①的密度是變化值，當密度不再變化時反應達到最大限度，故A正確； B．反應物和生成物都是氣體，且化學計量總數相等，故該反應的△S無法判斷，故B錯誤；
C．碳為固體，增加其量不會影響反應速率，故C錯誤；
D．在反應中②及時分離出產生的H2相當于減小了反應物的濃度，逆反應速率瞬時減小，正反應速率會逐漸減小，故D錯誤；
故選：A；（2）根據反應①的特點，增加反應速率最經濟的方法有：一是將C固體粉碎，增加反應接觸面積從而增加反應速率，二是增加水蒸氣的濃度來增加反應速率，三是采用合適的催化劑來提高反應速率，所以答案是：粉碎煤炭、增加H2O的濃度、使用合適的催化劑；（3）①根據方程式可知v（H2O）=v（CO2），則v（H2O）=v（CO2）= =0.04mol/（Lmin），所以答案是：0.04mol/（Lmin）；
②實驗I達平衡時，

	H2O（g）+	CO（g）	CO2（g）+	H2（g）
初始	1mol/L	2mol/L	0	0
轉化	0.8mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L
平衡	0.2mol/L	1.2mol/L	0.8mol/L	0.8mol/L

根據K= 計算可得該反應在650℃時平衡常數數值為K= =2.67，
實驗Ⅱ達平衡時，

	H2O（g）+	CO（g）	CO2（g）+	H2（g）
初始	1mol/L	0.5mol/L	0	0
轉化	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L
平衡	0.75mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L	0.25mol/L

根據K= 計算可得該反應在900℃時平衡常數數值為K= = ，可見溫度升高K減小，反應為放熱反應，△H＜0
所以答案是：小于；
③CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）反應中，CO和H2O的計量數相同，當CO和水蒸氣的物質的量相等時二者轉化率相等，故當水蒸氣的物質的量大于CO時，CO的轉化率大于水蒸氣，則a＜b；又平衡常數僅與溫度有關，所以實驗III中與實驗Ⅱ相比，化學平衡常數不變；
所以答案是：a＜b；不變；
④在900℃時，實驗II反應達到平衡后，向此容器中再加入1molCO、0.5mol H2O、0.2mol CO2、0.5mol H2 ， 此時有2.5molCO、1mol H2O、0.7mol CO2、1mol H2 ， 則c（CO）=1.25molL﹣1 ， c（H2O）=0.5molL﹣1 ， c（CO2）=0.35molL﹣1 ， c（H2）=0.5molL﹣1 ， 此時Q= =0.28＜K，故反應應向正反應方向進行，所以答案是：正反應；（4）①：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣mkJmol﹣1
②：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣nkJmol﹣1
③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H＜0
根據蓋斯定律，②﹣①×2可得③：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=（2m﹣n）＜0，所以n＞2m，所以答案是：n＞2m．
【考點精析】認真審題，首先需要了解化學平衡狀態本質及特征(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）)．