Question

12．碳的氧化物在工業上有著廣泛的應用，如CO 和H₂可以合成甲醇，CO₂ 和NH₃可以合成尿素．
若在20L的密閉容器中按物質的量之比1：2充入CO和H₂，發生反應：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．測得平衡時CO得轉化率隨溫度變化及壓強的變化如圖所示：p₂、195℃時，n（H₂）隨時間的變化如表所示：

t/min	0	1	3	5
n（H2）/mol	8	5	4	4

（1）p₂、195℃時，0～1min內，υ（H₂）=0.15mol/（L•min）．
（2）你認為p₁＜  p₂；  p₂、195℃時，B點，υ_正＜υ_逆．（填“＜”“＞”或“=”）
（3）p₂、195℃時，該反應的化學平衡常數為25．

Answer 1

分析 （1）0～1min內參加反應的氫氣為8mol-5mol=3mol，再根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂）；
（2）正反應為氣體物質的量減小的反應，增大壓強平衡正向移動，CO的轉化率增大；
p₂、195℃時，A點處于平衡狀態，CO的轉化率為0.5，B點CO的轉化率為0.6，大于平衡時轉化率，故B點反應向逆反應進行；
（3）CO和H₂起始物質的量之比為1：2，開始氫氣為8mol，則CO起始量為4mol，p₂、195℃時，A點處于平衡狀態，CO的轉化率為0.5，轉化的CO為4mol×0.5=2mol，則：
            CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
起始量（mol）：4       8         0
變化量（mol）：2       4         2
平衡量（mol）：2       4         2
再根據K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$計算平衡常數．

解答 解：（1）0～1min內參加反應的氫氣為8mol-5mol=3mol，則v（H₂）=$\frac{\frac{3mol}{20L}}{1min}$=0.15mol/（L．min），
故答案為：0.15；
（2）正反應為氣體物質的量減小的反應，增大壓強平衡正向移動，CO的轉化率增大，故壓強p₁＜p₂；
p₂、195℃時，A點處于平衡狀態，CO的轉化率為0.5，B點CO的轉化率為0.6，大于平衡時轉化率，故B點反應向逆反應進行，則υ_正＜υ_逆，
故答案為：＜；＜；
（3）CO和H₂起始物質的量之比為1：2，開始氫氣為8mol，則CO起始量為4mol，p₂、195℃時，A點處于平衡狀態，CO的轉化率為0.5，轉化的CO為4mol×0.5=2mol，則：
           CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
起始量（mol）：4      8         0
變化量（mol）：2      4         2
平衡量（mol）：2      4         2
容器容積為20mL，則平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{2}{20}}{\frac{2}{20}×（\frac{4}{20}）^{2}}$=25，
故答案為：25．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、反應速率、平衡常數、化學平衡圖象等，難度中等，注意對基礎知識的理解掌握．