Question

1．工業上，可用CO和H₂合成CH₃OH，此反應的化學方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．該反應不同溫度下的平衡常數如表所示：

溫度/℃	0	100	200	300	400
平衡常數	667	13	1.9×10-2	2.4×10-4	1×10-5

下列敘述中正確的是（　　）

• A． 該反應的正反應是吸熱反應
• B． 100℃時，向體積為V₁L的恒容密閉容器中充入2mol CO和4mol H₂，達到平衡時，CO的轉化率為40%，則V₁=12
• C． 250℃時，向體積為V₂L的恒容密閉容器中充入3mol CO和3mol H₂，達到平衡時，混合氣體中CO的體積分數為50%
• D． 250℃時，向體積為V₂L的恒容密閉容器中充入3mol CO和3mol H₂，達到平衡時，混合氣體中CH₃OH（g）的體積分數為62.5%

Answer 1

分析 A．由表中數據可知，溫度越高平衡常數越小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動；
B．達到平衡時，CO的轉化率為40%，則參加反應的CO為2mol×40%=0.8mol，則：
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：2       4         0
變化量（mol）：0.8     1.6       0.8
平衡量（mol）：1.2     2.4       0.8
再根據平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=13列方程計算體積；
C．假設參加反應的CO為amol，由方程式可知反應的氫氣為2a mol，生成的甲醇為amol，故反應后混合氣體總物質的量為（6-2a）mol，則平衡時CO的體積分數為$\frac{3-a}{6-2a}$=50%；
D．由C中分析可知，混合氣體中CH₃OH（g）的體積分數應小于50%．

解答 解：A．由表中數據可知，溫度越高平衡常數越小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，則正反應為放熱反應，故A錯誤；
B．達到平衡時，CO的轉化率為40%，則參加反應的CO為2mol×40%=0.8mol，則：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：2       4       0
變化量（mol）：0.8    1.6    0.8
平衡量（mol）：1.2    2.4    0.8
則K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.8}{{V}_{1}}}{\frac{1.2}{{V}_{1}}×（\frac{2.4}{{V}_{1}}）^{2}}$=13，解得V₁≈10.6，故B錯誤；
C．假設參加反應的CO為amol，由方程式可知反應的氫氣為2a mol，生成的甲醇為amol，故反應后混合氣體總物質的量為（6-2a）mol，則平衡時CO的體積分數為$\frac{3-a}{6-2a}$=50%，故C正確；
D．由C中分析可知，混合氣體中CH₃OH（g）的體積分數應小于50%，故D錯誤，
故選：C．

點評 本題考查化學平衡有關計算、平衡常數有關計算及影響因素等，C、D選項粗看題目無法解答，較好的考查學生分析計算能力，難度中等．