Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料又是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景。

(1)在一容積為2 L的密閉容器內(nèi)，充入0.2 mol CO與0.4 mol H2發(fā)生反應，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度，壓強的關系如圖所示。

①A、B兩點對應的壓強大小關系是PA _______PB（填“>、<、=”）。

②在壓強為P2時B、C兩點的正反應速率大小關系是______________

③下列敘述能說明上述反應已達到化學平衡狀態(tài)的是__________

A．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 B．CH3OH的體積分數(shù)不再改變

C．混合氣體的密度不再改變 D．CO和CH3OH的物質(zhì)的量之比保持不變

(2)在壓強為P1、溫度為T1 ℃時，H2的平衡轉(zhuǎn)化率為__________(計算出結果)，再加入1.0 mol CO后重新到達平衡，則CO的轉(zhuǎn)化率___________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

(3) 在壓強為P1、溫度為T1 ℃時，1L的密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應，測得某時刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下，CO：0.05 mol、H2：0.1mol、CH3OH：0.05mol。此時v(正)________v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】< v正(C)>v正(B) BD 50% 減小 =

【解析】

（1）①反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反應方向是氣體物質(zhì)的量減小的反應，加壓平衡正向移動，反應物轉(zhuǎn)化率增大；

②壓強相同時，升高溫度，增大正、逆反應速率都增大；

③達到化學平衡時，正、逆反應速率相等，但用不同的物質(zhì)的反應速率表示平衡狀態(tài)時，必須滿足“一正一逆，且等于系數(shù)之比”；各個組分的濃度、百分含量保持不變；根據(jù)化學平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不變，但必須是變化的量不變了，才可以判斷平衡狀態(tài)，據(jù)此分析；
（2）P1壓強、T1°C時，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，計算CO的轉(zhuǎn)化量，進而計算H2的轉(zhuǎn)化率；其它條件不變，增加一種反應物的濃度，可以提高另一反應物的轉(zhuǎn)化率，而本身轉(zhuǎn)化率是降低的；

（3）計算此時濃度商和平衡常數(shù)比較判斷平衡進行的方向。

（1）①反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反應方向是氣體物質(zhì)的量減小的反應，加壓平衡正向移動，反應物轉(zhuǎn)化率增大，則PA < PB；

故答案為：<；

②壓強相同時，升高溫度，正、逆反應速率都增大，在壓強為P2時，C點比B點溫度高，則C點正反應速率較大；

故答案為：v正(C)>v正(B)

③達到化學平衡時，正、逆反應速率相等，但用不同的物質(zhì)的反應速率表示平衡狀態(tài)時，必須滿足“一正一逆，且等于系數(shù)之比”；各個組分的濃度、百分含量保持不變；根據(jù)化學平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不變，但必須是變化的量不變了，才可以判斷平衡狀態(tài)，據(jù)此分析；

A. H2的消耗速率和CH3OH生成速率都表示正反應速率，不能判斷平衡狀態(tài)，A項錯誤；

B. CH3OH的體積分數(shù)不再改變，能判斷平衡狀態(tài)，B項正確；

C. 因為容器容積不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知混合氣體的總質(zhì)量不變，因此混合氣體的密度始終不變，因此混合氣體的密度不再改變，不能判斷平衡狀態(tài)，C項錯誤；

D. 因為隨著反應的進行，在平衡之前，CO物質(zhì)的量不斷減少，CH3OH的物質(zhì)的量不斷增多，因此CO和CH3OH的物質(zhì)的量之比一直增大，因此CO和CH3OH的物質(zhì)的量之比保持不變，能判斷平衡狀態(tài)，D項正確；

故答案為：BD；

（2）在壓強為P1、溫度為T1 ℃時，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，則CO的減少量為0.2mol×0.5=0.1mol，因此H2的減少量為0.2mol，因此H2平衡轉(zhuǎn)化率為；再加入1.0 mol CO，平衡向正反應方向移動，重新達到平衡，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，CO的轉(zhuǎn)化率減小；

故答案為：50%；減小；

（3）根據(jù)已知信息，在一容積為2 L的密閉容器內(nèi)，充入0.2 mol CO與0.4 mol H2發(fā)生反應，在壓強為P1、溫度為T1 ℃時，到達平衡時CO轉(zhuǎn)化率為0.5，因此可列出三段式計算該溫度下的平衡常數(shù)，

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

反應前(mol/L) 0.1 0.2 0

轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.050.1 0.05

平衡時(mol/L) 0.050.1 0.05

化學平衡常數(shù)，

條件不變，1L的密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應，測得某時刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下，

CO:0.05mol、H2:0.1mol、CH3OH:0.05mol，可計算此刻的濃度商=K，因此反應處于平衡狀態(tài)，v(正)=v(逆)；

故答案為：=。