Question

在一定條件下，甲酸甲酯與水蒸氣反應的熱化學方程式為：HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）△H=+40.8kJ/mol，甲實驗：在溫度T₁下，在2L恒容密閉系中各組分的起始物質的量如下表：

組分	HCOOCH3	H2O	HCOOH	CH3OH
n/mol	8.00	12.00	1.00	3.00

達平衡時，甲酸甲酯的濃度為3.00mol/L．
乙實驗：在溫度T₁下，在2L恒容密閉系中只加入3.00mol HCOOCH₃和3.00mol H₂O，下列說法不正確的是（　　）

• A、甲實驗達到平衡時，反應吸收的熱量為81.6kJ
• B、乙實驗中當HCOOCH₃、H₂O的濃度分別為1.00mol/L、1.00mol/L時反應達平衡狀態
• C、乙實驗中甲酸甲酯的平衡轉化率大于甲實驗中甲酸甲酯的平衡轉化率
• D、若要使達到平衡時甲實驗和乙實驗的混合氣體中甲酸的百分含量相同，可采取的措施是降低甲的溫度

Answer 1

考點：化學平衡建立的過程,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：在甲實驗中，
容器的體積為2L，所以達到平衡時，甲酸甲酯的物質的量為6.00mol/L，設甲中吸收的熱量為x，利用三段式進行分析，
           HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）△H=+40.8kJ/mol
起始（mol）    8.00        12.00     1.00      3.00
轉化（mol）    2.00         2.00     2.00      2.00 
平衡（mol）    6.00        10.00     3.00      5.00
 反應中轉化了2mol甲酸甲酯，根據熱化學方程式可知，x=2×40.8KJ=81.6KJ，
該反應的平衡常數K=

5 2 × 3 2

10 2 × 6 2

=0.25，HCOOCH₃的轉化率為

2

8

×100%=25%，混合氣體中甲酸的百分含量

3

6+10+3+5

×100%=12.5%，
在乙實驗中，
設平衡時HCOOCH₃、H₂O的物質的量為ymol
            HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）
起始（mol）    3           3         0           0
轉化（mol）    3-y       3-y      3-y       3-y 
平衡（mol）     y          y        3-y        3-y
根據平衡常數K=

3-y 2 × 3-y 2

y 2 × y 2

=0.25，所以y=2，反應達平衡狀態時HCOOCH₃、H₂O的物質的量分別為1.00mol、1.00mol，
甲酸甲酯的平衡轉化率為

3-2

3

×100%=33.3%，混合氣體中甲酸的百分含量

3-2

2+2+3-2+3-2

×100%=11.1%，再根據外界條件對化學平衡的影響來解答．

解答： 解：在甲實驗中，
容器的體積為2L，所以達到平衡時，甲酸甲酯的物質的量為6.00mol/L，設甲中吸收的熱量為x，利用三段式進行分析，
           HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）△H=+40.8kJ/mol
起始（mol）    8.00        12.00     1.00      3.00
轉化（mol）    2.00         2.00     2.00      2.00 
平衡（mol）    6.00        10.00     3.00      5.00
 反應中轉化了2mol甲酸甲酯，根據熱化學方程式可知，x=2×40.8KJ=81.6KJ，
該反應的平衡常數K=

5 2 × 3 2

10 2 × 6 2

=0.25，HCOOCH₃的轉化率為

2

8

×100%=25%，混合氣體中甲酸的百分含量

3

6+10+3+5

×100%=12.5%，
在乙實驗中，
設平衡時HCOOCH₃、H₂O的物質的量為ymol
            HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）
起始（mol）    3           3         0           0
轉化（mol）    3-y       3-y      3-y       3-y 
平衡（mol）     y          y        3-y        3-y
根據平衡常數K=

3-y 2 × 3-y 2

y 2 × y 2

=0.25，所以y=2，反應達平衡狀態時HCOOCH₃、H₂O的物質的量分別為1.00mol、1.00mol，
甲酸甲酯的平衡轉化率為

3-2

3

×100%=33.3%，混合氣體中甲酸的百分含量

3-2

2+2+3-2+3-2

×100%=11.1%，再根據外界條件對化學平衡的影響，可知：
A、根據上面的分析可知，反應中轉化了2mol甲酸甲酯，根據熱化學方程式可知，反應吸收81.6KJ的熱，故A正確；
B、根據上面的計算可知，反應達平衡狀態時HCOOCH₃、H₂O的物質的量分別為1.00mol、1.00mol，HCOOCH₃、H₂O的濃度分別為0.50mol/L、0.50mol/L，所以故B錯誤；
C、乙實驗中甲酸甲酯的平衡轉化率為33.3%，甲實驗中甲酸甲酯的平衡轉化率為25%，故C正確；
D、甲實驗的混合氣體中甲酸的百分含量大于乙實驗的混合氣體中甲酸的百分含量，由于該反應為吸熱反應，降低甲的溫度時，甲中甲酸的百分含量減小，可使兩者相等，故D正確；
故選B．

點評：本題主要考查了根據化學方程式比較轉化率、百分含量以及影響化學平衡移動的因素，有一定的難度，解題的難點是利用平衡常數進行計算和判斷．