高考化学一轮 7.3 化学平衡常数 化学反应进行的方向精品复习学案 新人教版选修4

1、第三节 化学平衡的移动 化学平衡常数【高考目标导航】考纲导引考点梳理1.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。2.初步了解用焓变和熵变判断简单化学反应进行的方向。1.化学平衡常数2.化学反应进行的方向。【基础知识梳理】一、化学平衡常数1.在一定温度下，达到平衡的可逆反应，其平衡常数用生成物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积与反应物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积的比值来表示，这时的平衡常数称为浓度平衡常数(压强平衡常数)，用Kc(Kp)表示。对:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),来源:21世纪教育网 2.平衡常数K与温度有关，与浓度和压强无关。3.平衡常数的

2、意义：K的大小，可推断反应进行的程度。K越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小.平衡常数表达式表明在一定温度条件下达成平衡的条件。在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度商Qc与Kc比较大小来判断。当Qckc，(正)(逆),未达平衡，反应逆向进行；当Qc(逆),未达平衡，反应正向进行；当Qc=kc，(正)=(逆),达到平衡，平衡不移动。平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如2SO2(g)+O22SO3(g) 298K时Kp3.61024很大，但

3、由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。3根据平衡常数进行的有关计算二、化学反应进行的方向。1自发过程（1）含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。（2）特点： 体系趋向于从高能状态转变为低能状态。 在密闭条件下，体系趋向于从有序状态转变为无序状态。2、化学反应方向进行的判据（1）焓判据放热过程中体系能量降低，H0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应的方向不全面。（2）熵判据熵：量度体系混乱（或有序）的程度的物理量，符号S（同一物质，三种状态下熵值：气态液态固态）熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大。即熵变（S）大于零。熵

4、判据体系的混乱度增大（既熵增），S0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减反应也可以自发进行，故只用熵变判断反应的方向也不全面。（3）复合判据自由能判据符号：G，单位：kJmol1 公式：G=HTS 应用：G0 能自发进行G0 平衡状态G0 不能自发进行具体的的几种情况：焓变（H）熵变（S）反应的自发性00任何温度都能自发进行00较低温度下能自发进行00高温下能自发进行00任何温度都不能自发进行注：过程的自发性只能用于判断反应进行的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。【要点名师透析】一、化学平衡常数应用1.判断化学反应可能进行的程度K值越大，反应物的转化率越大，反应进行的程度越大。2

5、.判断化学反应是否达到平衡状态及平衡移动方向对化学反应aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商Q若QK，反应达到平衡状态；若QK，平衡正向移动；若QK，平衡逆向移动。3.利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。4.计算化学反应中某反应物的平衡转化率。【典例1】在25 时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/molL10.10.20平衡浓度/molL10.050.050.1下列说法错误的是( )A反应达到平衡时，X的转化率为50%B反应可表示为X3Y2Z，其平衡常数为1

6、600C增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D改变温度可以改变此反应的平衡常数【答案】C【解析】选项中有一明显的错误，就是C选项中平衡常数增大，增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识，关键是根据表中数据(0.10.05)(0.20.05)(0.10)132可推导出：X3Y 2Z。二、化学平衡的计算模式（三段式）mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始量 a b 0 0转化量 mx nx px qx 平衡量 amx bnx p x qx 对于反应物： n（平）= n（始）n（变）对于生成物： n（平）= n（始）+ n（变）基本步骤确定反应物或

7、生成物的起始加入量。确定反应过程的变化量。确定平衡量依据题干中的条件建立等式关系进行解答。【典例2】将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s) NH3(g)HI(g)；2HI(g) H2(g)I2(g)21世纪教育网达到平衡时，c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，则此温度下反应的平衡常数为()A9B16C20 D25【答案】C【解析】根据题意2HI(g) H2(g)I2(g)平衡浓度：4 molL10.5 molL1起始浓度：c(HI)平衡量变化量4 molL10.5 molL125 molL1则c(NH3)c(HI)起始浓度5 molL121世

8、纪教育网根据平衡常数定义：Kc(NH3)c(HI)5 molL14 molL120 mol2L2，故C项正确。【感悟高考真题】1.（2011江苏高考12）.下列说法正确的是A.一定温度下，反应MgCl2(1) =Mg(1)+ Cl2(g)的B.水解反应NH+4+H2ONH3H2O+H+达到平衡后，升高温度平衡逆向移动C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应D.对于反应2H2O2=2H2O+O2, 加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率【答案】选A、D。【解析】解答本题时应将相关的化学原理与具体实例相结合，具体问题具体分析。A项，该反应吸热，H0,反

9、应物为液体，有气态物质生成，所以S0, A项正确；B项，温度升高，将导致一水合氨分解，氨气挥发，平衡正向移动，B项错误；C项，铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应，C项错误；D项，MnO2能加快H2O2的分解速率，升高温度，反应速率加快，D项正确。2.（2011福建高考12）25时，在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中，加入过量金属锡（），发生反应：，体系中c（Pb2+）和c（Sn2）变化关系如图所示。下列判断正确的是A. 往平衡体系中加入少量金属铅后，c（Pb2+）增大B. 往平衡体系中加入少量固体后，c（Pb2+）变小C.升高温度，平衡体系中c（Pb2+）增大，说明该反应D. 2

10、5时，该反应的平衡常数K=2.2【答案】选D。【解析】解答本题要明确如下两点：（1）改变固体的用量，平衡不移动；（2）固体不列入平衡常数的表达式。金属铅的浓度是定值，加入金属铅，平衡不移动，c（Pb2+）不变，A选项错误；加入Sn（NO3）2固体后，增大了c（Sn2+），平衡逆向移动，c（Pb2+）增大，B选项错误；升高温度，c（Pb2+）增大，说明平衡逆向移动，即逆反应吸热，则正反应放热，H0，C选项错误；由图可知，平衡时c（Sn2+）0.22mol/L，c（Pb2+）0.10mol/L，所以平衡常数K2.2，D选项正确。3.（2010四川理综）反应aM(g)+bN(g) cP(g)+dQ(

11、g)达到平衡时。M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中：Z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是A.同温同压Z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加B.同压同Z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加C.同温同Z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加D.同温同压时，增加Z，平衡时Q的体积分数增加。【答案】B【解析】本题考查了平衡移动原理的应用。A项加入催化剂只能改变反应速率，不会使平衡移动。B项由图像（1）知随着温度的升高M的体积分数降低，说明正反应吸热，所以温度升高平衡正向移动，Q的体积分数增加。C项对比（1）（2）可以看出相同温度条件，压强增大M的体积分数增大

12、，所以正反应是体积缩小的反应，增大压强Q的体积分数减小。D项由C项可以判断D也不对。4.（2010上海卷）据报道，在300、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。21世纪教育网2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 下列叙述错误的是A使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率B反应需在300进行可推测该反应是吸热反应 来源:21世纪教育网C充入大量CO2气体可提高H2的转化率D从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率【答案】B【解析】此题考查化学反应速率和化学平衡知识。催化剂能提高化学反应速率，加快反应进行，也就是提高了生

13、产效率，A对；反应需在300进行是为了获得较快的反应速率，不能说明反应是吸热还是放热，B错；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C对；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的转化率，D对。易错警示：利用化学平衡知识判断反应吸热还是放热时，一定要注意温度的变化使反应正向移动还是逆向移动，倘若给出的知识温度条件则无法判断。5.（2009全国卷1）下图表示反应X(g)4Y(g)Z(g)，H0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：下列有关该反应的描述正确的是A第6 min 后，反应就终止了BX的平衡转化率为85%C若升高温度，X的平衡转化率将大于85%D若

14、降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小【答案】B【解析】A项，6min时反应达平衡，但未停止，故错；B项，X的变化量为1-0.15=0.85mol，转化率为0.85/1=85%，正确。DHV逆，即逆反应减小的倍数大，错误。6. (2009宁夏卷）在一定温度下，反应1/2H2(g)+ 1/2X2(g) HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于A. 5% B. 17% C. 25% D.33%【答案】B【解析】1/2H2(g)+ 1/2X2(g) HX(g)的平衡常数K1为10,那么HX(g) 1/2H2(g)+

15、1/2X2(g) 的平衡常数K2为1/10, 2HX(g) H2(g)+ X2(g) 的平衡常数K3为(1/10)2=0.01.设HX(g)分解xmol/L,有, 2HX(g) H2(g)+ X2(g) 1 0 0 x x x 1-x x xK3= xx/(1-x) 2= 0.01 ,得到x=0.17,所以, 该温度时HX(g)的最大分解率接近于B. 17%【考点分析】本题考查化学平衡常数的相关计算，题目难度不大，但要求考生平时要掌握方程式的变化对于化学平衡常数表达式的影响和数值的改变。7.（2010山东卷）（14分）硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应： SO2+2H2O+I2=H2SO4+

16、2HI 2HIH2+I2 2H2SO42=2SO2+O2+2H2O（1）分析上述反应，下列判断正确的是 。 a反应易在常温下进行b反应中氧化性比HI强21世纪教育网c循环过程中需补充H2Od循环过程中产生1mol O2的同时产生1mol H2（2）一定温度下，向1L密闭容器中加入1mol HI（g），发生反应，H2物质的量随时间的变化如图所示。 02 min内的平均放映速率v（HI）= 。该温度下，H2（g）+I2（g）2HI（g）的平衡常数K= 。相同温度下，若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍，则 是原来的2倍。a平衡常数 bHI的平衡浓度 c达到平衡的时间 d平衡时H2的体积分数（

17、3）实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡 移动（填“向左”“向右”或者“不”）；若加入少量下列试剂中的 ，产生H2的速率将增大。 aNaNO3 bCuSO4 cNa2SO4 dNaHSO3（4）以H2为燃料可制成氢氧燃料电池。 已知 2H2（g）+O2（g）=2H2O(I) H=-572KJmol-1 某氢氧燃料电池释放2288KJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为 。【解析】(1)H2SO4在常温下，很稳定不易分解，这是常识，故a错；反应中SO2是还原剂，HI是还原产物，故还原性SO2HI，则b错；将和分别乘以2和相加得：2H2O=2H2+O2，故c正确d错误

18、。(2) (H2)=0. 1mol/1L/2min=0.05 molL-1min-1，则 (HI)=2 (H2)=0.1 molL-1min-1；21世纪教育网2HI(g)=H2(g)+I2(g) 2 1 1起始浓度/molL1 1 0 0变化浓度/molL1： 0.2 0.1 0.1平衡浓度/molL1： 0.8 0.1 0.1则H2(g)+I2(g)= 2HI(g)的平衡常数K=64mol/L。若开始时加入HI的量是原来的2倍，则建立的平衡状态和原平衡是等比平衡，HI、H2、I2 的物质的量、平衡浓度都是原来的两倍；各组分的百分含量、体积分数相等，平衡常数相等（因为温度不变）；因开始时的浓

19、度增大了，反应速率加快，达平衡时间不可能是原来的两倍，故选b.（3）水的电离平衡为,硫酸电离出的对水的电离是抑制作用，当消耗了，减小，水的电离平衡向右移动；若加入,溶液变成的溶液了，不再生成H2；加入的会和反应，降低，反应速率减慢；的加入对反应速率无影响；加入CuSO4 后，与置换出的Cu构成原电池，加快了反应速率，选b.（4）根据反应方程式，生成1mol水时放出热量为：572kJ=286 kJ,故该电池的能量转化率为【答案】（1）c（2）0.1 molL-1min-1 ；64mol/L；b（3）向右；b（4）80%8. (2009江苏卷）I2在KI溶液中存在下列平衡： 某I2、KI混合溶液中

20、， 的物质的量浓度c()与温度T的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）。下列说法正确的是A.反应的H0B若温度为，反应的平衡常数分别为C若反应进行到状态D时，一定有D状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大【标准答案】BC【解析】随着温度的不断升高，的浓度逐渐的减小，说明反应向逆方向移动，也就意味着该反应是放热反应，所以，所以A项错；因为，所以当温度升高时，反应向逆方向移动，即；C项，从图中可以看出D点并没有达到平衡状态，所以它要向A点移动，这时的浓度在增加，所以，C项正确；D项，从状态A到状态B，的浓度在减小，那么的浓度就在增加。【考点分析】化学平衡的移动；（2）平衡常数的运用。9.

21、（2011广东高考31）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂（I,II,III）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。（1）在030小时内，CH4的平均生成速率vI、vII和vIII从大到小的顺序为 ；反应开始后的12小时内，在第 _种催化剂的作用下，收集的CH4最多。（2）将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) 该反应的H=+206 kJmol-1。在坐标图中，画出反应过程中体系的能量变化图（进行必要的标注）。将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容

22、器，某温度下反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO的物质的量为0.10mol，求CH4的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）。（3）已知：CH4(g)2O2(g) =CO2(g)2H2O(g) H=-802kJmol-1 写出由CO2生成CO的热化学方程式 。【解析】进行图像判断时，要找准纵坐标代表物理量随横坐标物理量变化而变化的趋势。可用列三段式的方式进行有关计算。【答案】平均反应速率v=c/t，所以固定时间内，CH4产量越高，说明反应速率越快。即030小时内，平均反应速率vIIIvII vI，12小时内，在第II种催化剂作用下，收集CH4最多。本反应为吸热反应，反应物总能量低于生成

23、物总能量。 CH4 + H2O CO + 3H2起始浓度： a mol/L a mol/L0 0转化浓度： x mol/L x mol/L x mol/L 3x mol/L平衡浓度：(a-x) mol/L (a-x) mol/L x mol/L 3x mol/Lc(CO)= x mol/L=0.10mol/L，x=0.10K=0.10mol/L(0.30 mol/L)3(a-0.10) mol/L(a-0.10) mol/L=27，求得a=0.11mol/LCH4的平衡转化率=(0.10mol/L0.11 mol/L)100%91%(3) CH4(g)+H2O(g) = CO(g)+3H2(g

24、) H=+206 kJmol-1CH4(g)2O2(g) =CO2(g)2H2O(g) H=-802kJmol-1由以上两式，根据盖斯定律可得： CO2(g)3H2O(g) = CO(g)+3H2(g)+2O2(g) H=+206 kJmol-1-（-802kJmol-1）=+1008 kJmol-1答案：（1）vIIIvII vI II（2） 91%（3）CO2(g)3H2O(g)= CO(g)+3H2(g)+2O2(g) H=+1008 kJmol-1【考点模拟演练】一、选择题1.(2011深圳模拟)反应2SO2+O2 2SO3在一定温度下达到平衡，下列说法正确的是( )A.增大压强，平衡

25、向右移动，平衡常数K增大B.增加O2的浓度平衡向右移动，SO2的转化率增大C.此时一定满足c(SO2)=2c(O2)D.平衡向右移动时反应物的浓度减小，生成物的浓度增大【答案】选B。【解析】平衡常数K与温度有关，与压强无关，A错误；增加O2的浓度，平衡正向移动，对应SO2的转化率相应变大，B正确；达到平衡时，c(SO2)与c(O2)的比值不一定是21的关系，C错误；平衡向右移动时可以增加SO2或O2的浓度，故反应物浓度不一定减小，D错误。2.(2011海淀模拟)某温度下，反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常数为400，此温度下，在容积一定的密闭容器中加入CH3OH

26、，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：下列说法正确的是( )A.CH3OH的起始浓度为1.04 mol/LB.此时逆反应速率大于正反应速率C.平衡时CH3OH的浓度为0.04 mol/LD.平衡时CH3OH的转化率小于80%【答案】选C。【解析】(1)某温度下浓度商(Qc)与平衡常数(K)之间的关系为QcK，反应未达平衡状态，平衡逆移。(2)代入平衡常数表达式的是某温度下各组分的平衡浓度而不是某一时刻的浓度。根据某一时刻各物质的浓度判断，起始CH3OH的浓度为0.44 mol/L+0.6 mol/L2=1.64 mol/L。该时刻的Qc= 1.86v(逆)。设该温度下达平衡时，CH3OCH3的浓

27、度为x mol/L则c(H2O)=x mol/Lc(CH3OH)=(1.64-2x) mol/L解得：x=0.8故平衡时CH3OH的浓度为(1.64-2x)=0.04 mol/LCH3OH的转化率为 97.6%80%。3.(2011杭州模拟)在t 下，某反应达到平衡，平衡常数 。恒容时，温度升高，NO浓度减小。下列说法正确的是( )A.该反应的焓变为正值B.恒温下减小压强，反应体系的颜色加深C.升高温度，逆反应速率减小D.该反应化学方程式为NO2+SO2 NO+SO3【答案】选D。【解析】本题注意抓住平衡常数的表达式，由表达式先写出反应方程式，然后再判断。由平衡常数表达式可知该反应为NO2(g

28、)+SO2(g) NO(g)+SO3(g)，即D项正确，符合题意。该反应的特点是气体分子数不变，又由恒容时，温度升高，NO浓度减小，可判断正反应为放热反应，即A项不正确；恒温下减小压强，即增大体积，平衡不移动，但各物质的浓度都降低，所以体系的颜色变浅，B项不正确；升高温度，正、逆反应的速率都加快，对该反应来讲，逆反应加快得更快，所以平衡逆向移动，C项不正确。4.(2011扬州模拟)某密闭容器中充入一定量SO2、O2，发生反应2SO2+O2 2SO3，测得SO3浓度与反应温度关系如图。下列说法正确的是( )A.该反应H0 B.SO2转化率：abcC.化学反应速率：cba D.平衡常数K：bca【

29、答案】选C。21世纪教育网【解析】b点c(SO3)最大，且不再变化，故b点为反应平衡点，c点为升温后平衡逆反应方向移动，则该反应为放热反应，A项错误；B项转化率bca；C项，温度越高速率越大；D项，温度越高越逆向移动，故abc。5.在5 L的密闭容器中充入2 mol A气体和1 mol B气体，一定条件下发生反应：2A(g)+B(g)=2C(g)，达平衡时，在相同温度下测得容器内混合气体的压强是反应前的，则A的转化率为A67% B50% C25% D5%【答案】B6.某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应A(g)+xB(g) 2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测

30、得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化的如下图所示。下列说法中正确是( )A30min时降低温度，40min时升高温度B8min前A的平均反应速率为0.08mol/(Ls)C反应方程式中的x1，正反应为吸热反应D20min40min间该反应的平衡常数均为4【答案】D7（2011抚顺联考）下列说法正确的是()A焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的B焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向【答案】B【解析】 根据化学反应的能量判据和熵判据：GHTS，

31、综合分析A错误，B正确。8.（2011临汾模拟）反应2AB(g)=C(g)3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为()AH0BH0，S0，S0 DH0，S0【答案】C【解析】 根据化学反应进行方向的复合判据GHTS，当G0反应不能自发进行。结合题意得出该反应的H0，S0。9. （2011邵阳联考） 已知某化学反应的平衡常数表达式为K，在不同的温度下该反应的平衡常数值分别为：t70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是()A该反应的化学方程式是：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)B上述反应的正

32、反应是放热反应C如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ，此时测得CO为0.4 mol时，该反应为平衡状态D某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：，判断此时的温度是1000 【答案】C【解析】 平衡常数的表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A项正确；该反应的平衡常数随着温度的升高而降低，故该反应是放热反应，B项正确；利用反应方程式确定各种物质的物质的量，代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡；将所给关系式进行变化，可知该条件下平衡常数为0.6，所以D项正确。10.（2011温州模拟）高温下，某反应达平衡，平衡常数 恒容时，温度升

33、高H2浓度减小。下列说法正确的是 （ ） A.该反应化学方程式为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) B.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 C.升高温度，逆反应速率减小 D.该反应的焓变为正值【答案】D11.（2011宁波模拟）N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5（g） 4NO2（g）+ O2（g） H 0T1温度下的部分实验数据为：t/s050010001500c（N2O5）mol/L5.003.522.5021世纪教育网2.50下列说法中，不正确的是 A当反应体系内气体的平均相对分子质量不再发生变化时则该反应达到了平衡BT1温度下的平衡常数为K1

34、=125，1000s时转化率为50%C其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5（g）浓度为2.98 mol/L，则T1 T2DT1温度下的平衡常数为K1 ，若维持T1温度不变，增加体系压强，达到新平衡时，平衡常数为K2，则K1 K2【答案】D二、非选择题12.(2011广州模拟)甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应和，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H1CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H2将0.20 mol CH4(g)和0.30 mol H2O(g)通入容积为10 L的密闭容器中，在一定条件下发生

35、反应，达到平衡时，CH4的转化率与温度、压强的关系如图。(1)温度不变，缩小体积，增大压强，的反应速率_(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡向_方向移动。(2)反应的H1_0(填“”)，其平衡常数表达式为K_，100 时的平衡常数值是_。(3)在压强为0.1 MPa条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下进行反应生成甲醇。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。(1)增大压强，对反应速率的影响是正、逆反应速率均增大，但由于反应是气体分子数变大的反应，故加压平衡逆向(向左)移动。(2)由图中等压线可知，温度越高，CH4的转化率越高，则升温平衡正向移动，则H10，K的表达式为 ，计算可用三段式法： CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)初始浓度(molL-1)0.020 0.030转化浓度(molL-1)0.010 0.010 0.0