Question

如圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運用所學(xué)知識，解決下列問題：
（1）已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=，它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是    ．
（2）合成甲醇的主要反應(yīng)是：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）+90.8kJ，t℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160．此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H₂，反應(yīng)l0min后測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	CH3OH
濃度（mol/L）	0.2	0.1	0.4

①該時間段內(nèi)反應(yīng)速率v（H₂）=   
②比較此時正、逆反應(yīng)速率的大小：v_正    v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）
③反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡向    （填“逆向”、“正向”或“不”）移動，平衡常數(shù)K    （填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）固氮是科學(xué)家致力研究的重要課題．自然界中存在天然的大氣固氮過程：N₂（g）+O₂（g）→2NO （g）-180.8kJ，工業(yè)合成氨則是人工固氮．
分析兩種固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)，下列結(jié)論正確的是    ．

反應(yīng)	大氣固氮		工業(yè)固氮
溫度/℃	27	2000	25	350	400	450
K	3.84×10-31	0.1	5×108	1.847	0.507	0.152

A．常溫下，大氣固氮很難進(jìn)行，而工業(yè)固氮卻能非常容易進(jìn)行
B．模擬大氣固氮應(yīng)用于工業(yè)上的意義不大
C．工業(yè)固氮時溫度越低，氮氣與氫氣反應(yīng)越完全
D．K越大說明合成氨反應(yīng)的速率越大．

Answer 1

【答案】分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫方程式；
（2）①根據(jù)v=計算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（H₂）；
②計算此時的濃度商Qc，與平衡常數(shù)相比判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，據(jù)此判斷速率大小；
③容器的體積縮小一半，壓強(qiáng)增大，平衡向體積減小的方向移動；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）A、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進(jìn)行的徹底程度問題，與反應(yīng)進(jìn)行的難易程度無關(guān)；
B、大氣固氮的進(jìn)行程度很小，利用大氣固氮原理進(jìn)行工業(yè)生成，產(chǎn)率很小；
C、合成氨是放熱反應(yīng)，溫度越低，有利于平衡向正反應(yīng)移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高；
D、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進(jìn)行的徹底程度問題，與反應(yīng)速率無關(guān)．
解答：解：（1）平衡表達(dá)式為：K=，生成物為CO、H₂，反應(yīng)物含有H₂O，三者化學(xué)計量數(shù)分別為1、1、1，根據(jù)元素守恒，故另一反應(yīng)物為固體C，反應(yīng)中它所對應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）；
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，l0min內(nèi)甲醇的濃度變化為0.4mol/L，故v（CH₃OH）==0.04mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v（H₂）=2v（CH₃OH）=2×0.04mol/（L?min）=0.08mol/（L?min），故答案為：0.08mol/（L?min）；
②10min時，CO的濃度為0.1mol/L，氫氣的濃度為0.2mol/L，甲醇的濃度為0.4mol/L，故此時的濃度商Qc==100，小于平衡常數(shù)160，故反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故v_正＞v_逆，
故答案為：＞；
③容器的體積縮小一半，壓強(qiáng)增大，平衡向體積減小的方向移動，故平衡向正反應(yīng)移動；
平衡常數(shù)只受溫度影響，與壓強(qiáng)無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
故答案為：正向；不變；
（3）A、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進(jìn)行的徹底程度問題，與反應(yīng)進(jìn)行的難易程度無關(guān)，故A錯誤；
B、大氣固氮的進(jìn)行程度很小，利用大氣固氮原理進(jìn)行工業(yè)生成，產(chǎn)率很小，沒有實際意義，故B正確；
C、合成氨是放熱反應(yīng)，溫度越低，有利于平衡向正反應(yīng)移動，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高，反應(yīng)越完全，故C正確；
D、化學(xué)平衡常數(shù)說明反應(yīng)進(jìn)行的徹底程度問題，與反應(yīng)速率無關(guān)，故D錯誤；
故答案為：BC．
點評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應(yīng)速率計算等，難度中等，（1）中判斷有固體碳參加反應(yīng)是關(guān)鍵，注意化學(xué)平衡常數(shù)大小說明反應(yīng)進(jìn)行程度，與反應(yīng)難易無關(guān)、與反應(yīng)速率無關(guān)．