Question

【題目】淮南是我國重要的煤炭生產(chǎn)基地，通過煤的氣化和液化，能使煤炭得以更廣泛的應(yīng)用。

I．工業(yè)上先將煤轉(zhuǎn)化為CO，再利用CO和水蒸氣反應(yīng)制H2時(shí)，存在以下平衡：

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）

（1）向2L恒容密閉容器中充入CO和H2O（g），800℃時(shí)測(cè)得部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。

t/min	0	1	2	3	4
n（H2O）/mol	1.20	1.04	0.90	0.70	0.70
n（CO）/mol	0.80	0.64	0.50	0.30	0.30

則從反應(yīng)開始到2min時(shí)，用H2表示的反應(yīng)速率為_________________；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________________（小數(shù)點(diǎn)后保留1位有效數(shù)字）。

（2）相同條件下，向2L恒容密閉容器中充入1molCO、3mol H2O（g）、2molCO2（g）、2mo1 H2（g），此時(shí)v正________v逆（填“>” “<” 或 “=”）。

Ⅱ.一定條件下用CO和H2合成CH3OH：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣105kJmol﹣1．向體積為2L的密閉容器中充入2mol CO和4mol H2，測(cè)得不同溫度下容器內(nèi)的壓強(qiáng)（P：kPa）隨時(shí)間（min）的變化關(guān)系如右圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲線所示：

（1）Ⅱ和Ⅰ相比，改變的反應(yīng)條件是______．

（2）反應(yīng)Ⅰ在6min時(shí)達(dá)到平衡，在此條件下從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡時(shí)v（CH3OH）=______．

（3）反應(yīng)Ⅱ在2min時(shí)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)K（Ⅱ）=______．

（4）比較反應(yīng)Ⅰ的溫度（T1）和反應(yīng)Ⅲ的溫度（T3）的高低：T1_____T3（填“＞”“＜”“=”），判斷的理由是_________________________________________________________．

Answer 1

【答案】 0.075molL-1min-1 1.2 < Ⅱ中使用催化劑 0.125 mol/（Lmin） 12 ＞ 此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，反應(yīng)速率減慢，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

【解析】I．（1）從反應(yīng)開始到2min時(shí),△n(H2O)=0.3mol,則生成0.3mol氫氣， v(H2)=0.3mol/(2L·2min)=0.075mol·L1·min1；根據(jù)已知表格信息，列出三段式：

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）

起始n/mol 0.80 1.20 0 0

△n/mol 0.50 0.50 0.50 0.50

平衡n/mol 0.30 0.70 0.50 0.50

容器體積為2L，則K= =1.2

(2)向2L恒容容器中充入1molCO、3molH2O、2molCO2、2molH2,Qc==>1.2，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,所以υ(正)<υ(逆)。故答案為：<；

Ⅱ. ①Ⅱ和Ⅰ相比反應(yīng)速率加快，不影響平衡移動(dòng)，正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，應(yīng)是使用催化劑；故答案為：Ⅱ中使用催化劑；

②根據(jù)pV=nRT可知，恒溫恒容下，壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比。反應(yīng)Ⅰ起始狀態(tài)時(shí)壓強(qiáng)為2kPa，平衡時(shí)壓強(qiáng)為1kPa。則平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量為起始時(shí)氣體物質(zhì)的量的2倍。設(shè)CO轉(zhuǎn)化xmol,列三段式：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量(mol): 2 4 0

變化量(mol): 2

平衡量(mol): 2- 4-2

所以， =2，解得=1.5

則v(CH3OH)=1.5mol/(2L·6min)=0.125mol/(L·min)，故答案為：0.125mol/(L·min)；

③Ⅱ、Ⅰ溫度相同,平衡常數(shù)相同,平衡常數(shù)K(Ⅱ)=K(Ⅰ)= ；故答案為：12；

④反應(yīng)Ⅲ達(dá)平衡時(shí)所用的時(shí)間比反應(yīng)Ⅰ達(dá)平衡時(shí)所用的時(shí)間長,化學(xué)反應(yīng)速率快,且Ⅲ平衡時(shí)壓強(qiáng)比I小,與I相比平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)為氣體體積減小放熱反應(yīng),應(yīng)降低溫度,故溫度T1溫度更高，故答案為：>；此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，反應(yīng)速率減慢，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。