Question

在某溫度下、容積均為2L的三個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫恒容，使之發(fā)生反應(yīng)：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-a KJ?mol^-1（a＞0）．初始投料與各容器達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)	甲	乙	丙
初始投料	2mol H2、1mol CO	1mol CH3OH	4mol H2、2mol CO
平衡時(shí)n（CH3OH）	0.5mol	n2	n3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
體系的壓強(qiáng)	P1	P2	P3
反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

（1）該溫度下此反應(yīng)反應(yīng)物的總鍵能和

 

（填“大于”“等于”或“小于”）生成物的總鍵能和．
（2）在該溫度下，假設(shè)甲容器從反應(yīng)開(kāi)始到平衡所需時(shí)間為4min，則H₂的平均反應(yīng)速率v（ H₂）為

 

．
（3）下列選項(xiàng)能說(shuō)明甲容器中的反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有

 

（填序號(hào)）．
A．容器內(nèi)H₂、CO、CH₃OH的物質(zhì)的量之比為2：1：1
B．容器內(nèi)氣體的密度保持恒定
C．容器內(nèi)H₂氣體的體積分?jǐn)?shù)保持恒定
D．2V正（H₂）=V逆（CO）
（4）丙容器中，平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，其他條件不變，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是

 

（填字母序號(hào)）．
A．c（H₂）減少             
B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
C．CH3OH 的物質(zhì)的量增加     
 D．重新平衡

c(H2)

c(CH3OH2)

減小
E．平衡常數(shù)K增大
（5）三個(gè)容器中的反應(yīng)分別達(dá)平衡時(shí)各組數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是

 

（填序號(hào)）．
A．Q₁+Q₂=a        B．α₃＜α₁    C．  P₃＜2P=2P₂D．n₂＜n₃＜1.0mol
（6）已知：①3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ?mol^-1
2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-a KJ?mol，則 a=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專(zhuān)題：

分析：（1）根據(jù)焓變等于反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能和判斷；
（2）H₂的平均反應(yīng)速率v（ H₂）=

△c

△t

進(jìn)行計(jì)算；
（3）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，根據(jù)密度的公式進(jìn)行分析解答該題；
（4）丙容器中，平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，則增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此分析判斷；
（5）根據(jù)等效平衡知識(shí)借助極限轉(zhuǎn)化思想來(lái)回答判斷；
（6）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

解答： 解：（1）因?yàn)殪首兊扔诜磻?yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能和，又該反應(yīng)△H=-a KJ?mol^-1＜0，所以反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能和，故答案為：小于；
（2）甲中2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=-aKJ?mol^-1
開(kāi)始（mol）  2     1         0
轉(zhuǎn)化（mol）  1    0.5       0.5
平衡（mol）  1     0.5      0.5
所以H₂的平均反應(yīng)速率v（ H₂）=

△c

△t

=

1mol 2L

4min

=0.125mol/（L?min），故答案為：0.125mol/（L?min）；
（3）A．容器內(nèi)H₂、CO、CH₃OH的物質(zhì)的量之比為2：1：1，不能說(shuō)明達(dá)到平衡，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體的質(zhì)量在反應(yīng)前后是守恒的，反應(yīng)前后氣體體積不變化，混合氣體的密度始終保持不變，混合氣體的密度不變不能證明達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．容器內(nèi)H₂氣體的體積分?jǐn)?shù)保持恒定，說(shuō)明氫氣的量不再變化，能說(shuō)明達(dá)到平衡，故C正確；
D．根據(jù)所以速率之比等于系數(shù)之比，所以2V正（H₂）=4V正（CO）=V逆（CO），故正逆反應(yīng)速率不等，故D錯(cuò)誤；
故選C；
（4）丙容器中，平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，則增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．雖然平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但體積壓縮到原來(lái)的

1

2

，所以c（H₂）仍然增加，故A錯(cuò)誤；             
B．增大壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率都加快，故B錯(cuò)誤；
C．增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH₃OH 的物質(zhì)的量增加，故C正確；     
D．因?yàn)闇囟葲](méi)變，則K不變，即

c(CH 3OH)

c(H 2) 2c(CO)

不變，又容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c（H₂）和c（CO）仍然增加，所以重新平衡

c(H 2)

c(CH 3OH)

減小，故D正確；
E．因?yàn)闇囟葲](méi)變，則K不變，故E錯(cuò)誤；
故選：CD；
（5）A、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，只是建立的方向不一樣，所以Q₁+Q₂=a，故A正確；
B、當(dāng)氫氣和一氧化碳的投料增加一倍，則壓強(qiáng)會(huì)增大，導(dǎo)致化學(xué)平衡正向移動(dòng)，移動(dòng)的結(jié)果是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，即α₃＞α₁，故B錯(cuò)誤；
C、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，所以P₁=P₂，當(dāng)氫氣和一氧化碳的投料增加一倍，則壓強(qiáng)應(yīng)是增大一倍，但是壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致化學(xué)平衡正向移動(dòng)，移動(dòng)的結(jié)果是壓強(qiáng)比原來(lái)的2倍要小，即P₃＜2P₁=2P₂，故C正確；
D、由D中分析可知，n₂=0.5，n₃＞1.0mol，故D錯(cuò)誤．
故選：AC；
（6）①3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-24kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ?mol^-1
則（①-③-②）×

1

2

得，2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）；△H=

1

2

（-247+41+24）=-91KJ?mol，所以a=91，故答案為：91；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查的是蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的相關(guān)計(jì)算以及化學(xué)平衡中的等效平衡問(wèn)題，等效平衡為在一定條件下（恒溫恒容或恒溫恒壓），對(duì)同一可逆反應(yīng)體系，起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的百分含量相同，做題時(shí)注意從思路的轉(zhuǎn)化．