Question

2．“C1化學”是指以碳單質或分子中含1個碳原子的物質（如CO、CO₂、CH₄、CH₃OH等）為原料合成工業(yè)產品的化學工藝，對開發(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：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．經(jīng)過t秒達到平衡，平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示．請回答：
①p₁、T₁℃時，從開始到平衡的過程中，用H₂表示的平均反應速率為$\frac{0.5}{t}$mol•L^-1•s^-1
②圖中壓強p₁＜ 壓強p₂．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）一定溫度下，在三個體積均為 1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）

容器 編號	溫度（℃）	起始的物質的量（mol）	平衡的物質的量（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中反應達到平衡所需時間比容器Ⅲ中的短（填“長”、“短”或“相等”）
②達到平衡時，容器I中的CH₃OH的體積分數(shù)相等（填“大于”、“小于”或“相等”）容器Ⅱ中的CH₃OH的體積分數(shù)．
③若起始時向容器I中充入CH₃OH 0.1mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O 0.10mol，則反應將向正反應方向進行（填“正反應”、“逆反應”或“不移動”）．
（3）一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．若反應在恒容絕熱（不
與外界交換能量）條件下進行，按下表數(shù)據(jù)投料，反應達到平衡狀態(tài)，測得體系壓強升高．

物質	CO2	H2	CH3OH	H2O
起始投料/mol	1	3	2	0

則升高溫度，該反應的平衡常數(shù)將減�。ㄌ睢霸龃蟆薄皽p小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$進行計算求解；
②增大壓強，平衡正向移動，一氧化碳的轉化率增大；
（2）①溫度越高，反應速率越大，反應時間越短；
②該反應是反應前后氣體體積不變的反應，溫度相同，化學平衡常數(shù)相同，反應物的轉化率相同；
③根據(jù)化學平衡常數(shù)與濃度商的相對大小判斷反應方向，如果濃度商小于平衡常數(shù)，則平衡向正反應方向進行；
（3）根據(jù)壓強和溫度對化學反應平衡移動的影響因素結合化學平衡常數(shù)計算公式解答，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）正反應是一個體積縮小的反應，反應在恒容絕熱的情況下，從正反應開始，反應達到平衡后，體系壓強升高，可推知體系的溫度升高，說明正反應為放熱反應．

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對應的一氧化碳的轉化率大，所以壓強p₁＜壓強p₂，故答案為：＜；
（2）①容器Ⅰ中的溫度比容器III的溫度高，溫度越高反應速率越快，達到平衡所需時間越短，故答案為：短；
②恒容條件下，容器Ⅱ相當于在容器Ⅰ的基礎上加壓，但由于該反應是反應前后氣體體積不變的反應，因此平衡不移動，所以容器Ⅰ中的CH₃OH體積分數(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，平衡向正反應方向移動，故答案為：正反應；
（3）根據(jù)壓強和溫度對化學反應平衡移動的影響因素結合化學平衡常數(shù)計算公式解答，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）正反應是一個體積縮小的反應，反應在恒容絕熱的情況下，從正反應開始，反應達到平衡后，體系壓強升高，可推知體系的溫度升高，說明正反應為放熱反應，所以升高溫度平衡常數(shù)減小，故答案為：減�。�

點評 本題考查了化學平衡常數(shù)的有關計算，根據(jù)平衡常數(shù)公式計算平衡常數(shù)，再結合濃度與反應速率的關系、化學平衡常數(shù)與濃度商之間的關系來分析解答，注意該反應特點，題目難度中等．