Question

2．“C1化學(xué)”是指以碳單質(zhì)或分子中含1個(gè)碳原子的物質(zhì)（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH等）為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的化學(xué)工藝，對(duì)開(kāi)發(fā)新能源和控制環(huán)境污染有重要意義．
（1）向體積為 2L的密閉容器中充入1mol CO和2mol H₂，在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．經(jīng)過(guò)t秒達(dá)到平衡，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．請(qǐng)回答：
①p₁、T₁℃時(shí)，從開(kāi)始到平衡的過(guò)程中，用H₂表示的平均反應(yīng)速率為$\frac{0.5}{t}$mol•L^-1•s^-1
②圖中壓強(qiáng)p₁＜ 壓強(qiáng)p₂．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）一定溫度下，在三個(gè)體積均為 1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）

容器 編號(hào)	溫度（℃）	起始的物質(zhì)的量（mol）	平衡的物質(zhì)的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
I	387	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	387	0.40
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

①容器I中反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間比容器Ⅲ中的短（填“長(zhǎng)”、“短”或“相等”）
②達(dá)到平衡時(shí)，容器I中的CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)相等（填“大于”、“小于”或“相等”）容器Ⅱ中的CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)．
③若起始時(shí)向容器I中充入CH₃OH 0.1mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O 0.10mol，則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進(jìn)行（填“正反應(yīng)”、“逆反應(yīng)”或“不移動(dòng)”）．
（3）一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．若反應(yīng)在恒容絕熱（不
與外界交換能量）條件下進(jìn)行，按下表數(shù)據(jù)投料，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得體系壓強(qiáng)升高．

物質(zhì)	CO2	H2	CH3OH	H2O
起始投料/mol	1	3	2	0

則升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)將減小（填“增大”“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$進(jìn)行計(jì)算求解；
②增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大；
（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)時(shí)間越短；
②該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，溫度相同，化學(xué)平衡常數(shù)相同，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同；
③根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的相對(duì)大小判斷反應(yīng)方向，如果濃度商小于平衡常數(shù)，則平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行；
（3）根據(jù)壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響因素結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算公式解答，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）正反應(yīng)是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)，反應(yīng)在恒容絕熱的情況下，從正反應(yīng)開(kāi)始，反應(yīng)達(dá)到平衡后，體系壓強(qiáng)升高，可推知體系的溫度升高，說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)．

解答 解：（1）①v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{2mol×0.5}{2L}}{ts}$=$\frac{0.5}{t}$mol•L^-1•s^-1，故答案為：$\frac{0.5}{t}$mol•L^-1•s^-1；
②溫度相同p₂對(duì)應(yīng)的一氧化碳的轉(zhuǎn)化率大，所以壓強(qiáng)p₁＜?jí)簭?qiáng)p₂，故答案為：＜；
（2）①容器Ⅰ中的溫度比容器III的溫度高，溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所需時(shí)間越短，故答案為：短；
②恒容條件下，容器Ⅱ相當(dāng)于在容器Ⅰ的基礎(chǔ)上加壓，但由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，因此平衡不移動(dòng)，所以容器Ⅰ中的CH₃OH體積分?jǐn)?shù)和容器Ⅱ中的相等，故答案為：相等；
③c（CH₃OH）=0.1mol/L、c（CH₃OCH₃ ）=0.15mol/L、c（H₂O）=0.10mol/L，濃度商=$\frac{0.1×0.15}{0.1×0.1}$=1.5＜4，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：正反應(yīng)；
（3）根據(jù)壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響因素結(jié)合化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算公式解答，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）正反應(yīng)是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)，反應(yīng)在恒容絕熱的情況下，從正反應(yīng)開(kāi)始，反應(yīng)達(dá)到平衡后，體系壓強(qiáng)升高，可推知體系的溫度升高，說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡常數(shù)減小，故答案為：減小．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)平衡常數(shù)公式計(jì)算平衡常數(shù)，再結(jié)合濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系、化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商之間的關(guān)系來(lái)分析解答，注意該反應(yīng)特點(diǎn)，題目難度中等．