Question

1．二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對(duì)臭氧層無破壞作用．工業(yè)上可利用水煤氣合成二甲醚，其反應(yīng)為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H＜0
（1）在一定條件下的密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，只改變一個(gè)條件能同時(shí)提高反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率的是c（填字母代號(hào)，下同）．
a．降低溫度　                   b．加入催化劑
c．縮小容器體積                 d．減少CO₂的濃度
（2）若反應(yīng)在體積恒定的密閉容器中進(jìn)行，下列能判斷反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是ad
a．3V正（CO₂）=V逆（CO）          b．生成a mol CO₂的同時(shí)消耗3a mol H₂
c．氣體的密度不再改變           d．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
（3）300℃時(shí)，在體積為2L的容器中充入4mol H₂、6mol CO．5min時(shí)，反應(yīng)恰好達(dá)平衡，此時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為75%．
①5min時(shí)V（CO）═0.3mol/（L•min）．該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)為：$\frac{16}{27}$
②保持溫度不變，在以上已達(dá)反應(yīng)平衡的容器中，將每種物質(zhì)同時(shí)增加1mol，則此時(shí)平衡將正向移動(dòng)（填“正向”、“逆向”、“不”）

Answer 1

分析 （1）改變條件增大反應(yīng)速率，可以采取加入催化劑、升溫、加壓、增大濃度等措施，且提高CO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析解答；
（2）化學(xué)平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變分析判斷選項(xiàng)；
（3）依據(jù)化學(xué)三行計(jì)算列式計(jì)算，此時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為75%，消耗氫氣濃度=2mol/L×75%=1.5mol，
                 3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）   2         3           0         0
變化量（mol/L）   1.5       1.5        0.5       0.5
平衡量（mol/L）   0.5        1.5        0.5       0.5
①V=$\frac{△c}{△t}$，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
②計(jì)算此時(shí)的濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向．

解答 解：（1）a．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故a錯(cuò)誤；
b．加入催化劑，反應(yīng)速率增大，不影響平衡移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯(cuò)誤；
c．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．減少CO₂的濃度，反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．增加CO的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率增大，故e錯(cuò)誤；
故答案為：c；
（2）3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)
a．依據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，是表示正反應(yīng)速率之比，v（CO）逆=3v（CO₂）正表明反應(yīng)中一氧化碳正逆反應(yīng)速率相同，能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；        
b．生成a mol CO₂的同時(shí)消耗3a mol H₂，表明反應(yīng)正向進(jìn)行，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B錯(cuò)誤；
c．體積不變的密閉容器中，氣體質(zhì)量不變，體積不發(fā)生變化，所以氣體的密度始終不改變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量減小，反應(yīng)過程中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：a d；
（3）①依據(jù)化學(xué)三行計(jì)算列式計(jì)算，此時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為75%，消耗氫氣濃度=2mol/L×75%=1.5mol，
                 3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）   2         3           0         0
變化量（mol/L）   1.5       1.5        0.5       0.5
平衡量（mol/L）   0.5       1.5        0.5       0.5
5min時(shí)V（CO）═$\frac{1.5mol/L}{5min}$=0.3mol/L•min，
平衡常數(shù)K=$\frac{0.5×0.5}{0．{5}^{3}×1．{5}^{3}}$=$\frac{16}{27}$，
故答案為：0.3，$\frac{16}{27}$；
②保持溫度不變，在以上已達(dá)反應(yīng)平衡的容器中，將每種物質(zhì)同時(shí)增加1mol，此時(shí)濃度為c（H₂）=1mol/L，c（CO）=2mol/L，c（CH₃OCH₃）=1mol/L，c（CO₂）=1mol/L，Qc=$\frac{1×1}{{1}^{3}×{2}^{2}}$=0.25＜$\frac{16}{27}$，此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，
故答案為：正向．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡計(jì)算等，難度中等，注意判斷起始與平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量關(guān)系．