Question

2．通過化學加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料，工業(yè)上用CO和H₂合成CH₃OH，請回答下列問題．
（1）恒容密閉容器中，將水蒸氣通過紅熱的炭，產(chǎn)生水煤氣．反應為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），除升高溫度、使用催化劑外，能夠使該反應速率增大的措施有增大H₂O（g）的濃度．
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到容積為2L的恒容密閉容器中，進行下列反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到數(shù)據(jù)如下：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所 需時間/min
		H2O	CO（g）	H2	CO（g）
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.5	1.5	2
3		2	4	1.0	n	t

①反應CO（g）+H₂O?CO₂（g）+H₂（g）的△H＜0（填“＞”、“=”、“＜”）．
②實驗2中，v（CO₂）=0.125mol•L^-1•min^-1，n=3；
③實驗2和實驗3中CO的轉(zhuǎn)化率關(guān)系為：前者等于后者（填“大于”、“等于”、“小于”）．
（3）工業(yè)上用CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）合成（CH₃OH）具有重要意義．把一定物質(zhì)的量的反應物投料于一恒容容器中，測得不同溫度下CO轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強的關(guān)系，根據(jù)如圖可判定：
①m、p、q三點化學平衡常數(shù)K_m、K_p、K_q的大小關(guān)系為Km＞Kp=Kq．
②實際生產(chǎn)條件控制250℃，1.3×lO⁴Pa左右，選擇此壓強的理由是在250℃，1.3×lO⁴Pa時，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強，CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)影響化學反應速率的因素分析；
（2）①根據(jù)溫度升高化學平衡向著吸熱方向移動，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可得；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算反應速率，實驗3與實驗2為等效平衡，實驗3是實驗2投入量的兩倍，平衡時各物質(zhì)的含量也為實驗2的兩倍；
③實驗3與實驗2為等效平衡，轉(zhuǎn)化率相等；
（3）①根據(jù)溫度對化學平衡的影響結(jié)合圖表，分析高反應的△H，再根據(jù)化學平衡常數(shù)與溫度有關(guān)可得；
②根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率判斷，轉(zhuǎn)化率越大，條件越合適．

解答 解：（1）增大物質(zhì)濃度可加快反應速率，則可以增大H₂O（g）的濃度；
故答案為：增大H₂O（g）的濃度；
（2）①由圖象可知，實驗1和實驗3投入量相同，實驗3的溫度較高，平衡時氫氣的量較少，說明平衡逆向移動，則該反應是個放熱反應，△H＜0；
故答案為：＜；
②到容積為2L的恒容密閉容器中，實驗2中，反應2min到達平衡，平衡時氫氣的物質(zhì)的量為0.5mol，則二氧化碳也為0.5mol，則v（CO₂）=$\frac{0.5mol÷2L}{2min}$=0.125mol•L^-1•min^-1；該反應是個氣體體積不變的反應，加壓，平衡不移動，實驗3是實驗2投入量的兩倍，互為等效平衡，平衡是各物質(zhì)的物質(zhì)的量也為實驗2的兩倍，則n=3；
故答案為：0.125mol•L^-1•min^-1；3；
③實驗2和實驗3為等效平衡，則物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等；
故答案為：等于；
（3）①由圖象可知，溫度越高，該反應CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明溫度升高，反應向著逆方向移動，即該反應是個放熱反應，而K與溫度有關(guān)，對于放熱反應，溫度升高，K減小，m點溫度較低，說明Km比p、q兩點大，p、q兩點溫度相同，K相同，故Km＞Kp=Kq；
故答案為：Km＞Kp=Kq；
②由圖象可知：在250℃，1.3×lO⁴Pa時，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強，CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失；
故答案為：在250℃，1.3×lO⁴Pa時，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強，CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失．

點評 本題考查了化學平衡的有關(guān)計算和影響化學平衡的因素，題目難度不大，是高考常見類型，注意掌握基礎和對題目圖象的理解．