Question

3．（1）如圖是某煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分：
已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$，已知此反應中生成1g氫氣需吸熱65.75KJ，它所對應反應的熱化學方程式是C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.5KJ/mol
（2）向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟拢�發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O（l）
①該反應自發(fā)進行的條件是低溫（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）
②下列敘述能說明容器內(nèi)反應達到平衡狀態(tài)的是D．
A．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變   B．CO₂和H₂的體積分數(shù)保持不變
C．CO₂和H₂的轉(zhuǎn)化率相等                D．混合氣體的密度保持不變．

Answer 1

分析 （1）產(chǎn)業(yè)鏈中某反應的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$，反應的化學方程式為：H₂O（g）+C（s）?H₂（g）+CO（g），已知此反應中生成1g氫氣需吸熱65.75KJ，生成2g氫氣放熱=65.75KJ×2=131.5KJ，結(jié)合熱化學方程式書寫方法寫出，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應反應的焓變；
（2）①自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，結(jié)合反應特征分析判斷需要的條件；
②可能反應到達平衡時，正逆反應速率相等，各組分的濃度、含量不變，由此衍生的其它一些物理量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化，說明到達平衡．

解答 解：（1）產(chǎn)業(yè)鏈中某反應的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（CO）}{c（{H}_{2}O）}$，反應是碳和水蒸氣反應生成氫氣和一氧化碳，反應的化學方程式為：H₂O（g）+C（s）?H₂（g）+CO（g），已知此反應中生成1g氫氣需吸熱65.75KJ，生成2g氫氣放熱=65.75KJ×2=131.5KJ，結(jié)合熱化學方程式書寫方法寫出，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應反應的焓變，反應的熱化學方程式為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 KJ/mol，
故答案為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.5 KJ/mol；
（2）①CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），熵變△S＜0，則反應焓變△H＜0，低溫下滿足△H-T△S＜0，
故答案為：低溫；
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l），
A、向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反應，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；   
B、向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反應，所以過程中CO₂和H₂的體積分數(shù)始終保持不變，故B錯誤；
C、向2L密閉容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，按照1：3反應，CO₂和H₂的轉(zhuǎn)化率始終相等，不能確定反應是否達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；          
D、反應物是氣體，生成物是液體，混合氣體的密度保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：D．

點評 本題考查了化學反應原理的分析，反應化學方程式和平衡常數(shù)的關(guān)系，熱化學方程式書寫方法和反應自發(fā)性的判斷、化學平衡狀態(tài)判斷，難度中等，注意基礎知識的積累．