Question

（2013•宜春模拟）工业上一般在恒容密闭容器中可以采用以下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△

Answer 1

解题思路：（1）图象分析可知是逆反应速率增大，反应是否达到平衡不知，所以增大逆反应速率的因素均符合；

（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；

（3）依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念就是得到，通过计算浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向；

（4）①根据[△c/t]计算速率；

②燃料原电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；先根据化合价判断生成N₂O₅的电极，再根据离子的放电顺序写出电极反应式．

（1）图象分析可知是逆反应速率增大，反应是否达到平衡不知，所以增大逆反应速率的因素均符合，如加压、增加甲醇浓度、升高温度、使用催化剂等，

故答案为：加压；增加甲醇浓度、使用催化剂等；

（2）判断反应达到平衡状态的依据正逆反应速率相等，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化；

A．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，故A正确；

B．当反应达到平衡状态时，v（H₂）（逆）=2v（CO）（正），故B错误；

C．容器内CO、H₂、CH₃OH的浓度之比为1：2：1，和起始量，变化量有关，不能作为平衡的标志，故C错误；

D．反应达到平衡状态时，CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，故D正确；

E．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故E错误；

故选AD；

（3）在一定温度下，若将4a mol H₂和2a mol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50%，

CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）

起始量（mol/L） a 2a 0

变化量（mol/L）50%×a a 0.5a

平衡量（mol/L）0.5a a 0.5a

则该反应的平衡常数K=

0.5a

0.5a×a2]=[1

a2；

若此时再向该容器中投入a mol CO、2a mol H₂和a mol CH₃OH，浓度为c（CO）=

a/2]mol/L+0.5amol/L=amol/L，c（H₂）=[2a/2]mol+amol/L=2amol，c（CH₃OH）=[a/2]mol/L+0.5amol/L=amol/L，Q=[a

a×(2a)2=

1

4a2＜K=

1

a2，判断平衡移动的方向是反应正向进行，

故答案为：

1

a2；正向；

①因为△c（NO₂）=2×（5.00-3.52）mol•L^-1=2.96mol•L^-1，500s内NO₂的平均生成速率为

2.96mol•L−1/500s]=0.00592 mol•L^-1•s^-1，故答案为：0.00592 mol•L^-1•s^-1；

②燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；

N₂O₅中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N₂O₅，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑的反应，则阳极为N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

故答案为：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

点评：

本题考点： 化学反应速率变化曲线及其应用；化学电源新型电池；反应速率的定量表示方法；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断．

考点点评： 本题为拼合型，涉及化学反应速率计算、化学平衡移动与计算、平衡常数的计算与运用、原电池原理等知识点，题量大，计算量较大．