Question

13．在$\frac{C{u}_{2}O}{ZnO}$做催化劑的條件下，將1molCO（g）和2molH₂（g）充入容積為2L的密閉容器中合成CH₃OH（g），反應過程中，CH₃OH（g）的物質的量（n）與時間（t）及溫度的關系如圖所示：
根據題意回答下列問題：
①在300℃時，平衡常數K=100；
②在500℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=0.25mol•L^-1•S^-1．
③若其它條件不變，對處于Z點的體系，將體積壓縮至原來的$\frac{1}{2}$，達到新的平衡后，下列有關該體系的說法正確的是bc．
a．氫氣的濃度與原平衡比減少 b．正、逆反應速率都加快
c．甲醇的物質的量增加 d．重新平衡時$\frac{n（CO）}{n（C{H}_{3}OH）}$增大．

Answer 1

分析 ①在300℃時，達平衡時CH₃OH的平衡物質的量為0.8mol，結合方程式CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH計算各物質的平衡濃度，可計算平衡常數；
②在500℃時，達平衡時CH₃OH的平衡物質的量為0.5mol，可計算消耗氫氣的物質的量，進而計算反應速率；
③縮小容器的體積相當于加壓，然后根據壓強對濃度、速率和化學平衡的影響來解答．

解答 解：①在300℃時，達平衡時CH₃OH的平衡物質的量為0.8mol，
                        CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH
起始（mol/L）     0.5            1             0
轉化（mol/L）      0.4            0.8         0.4
平衡（mol/L）   0.1              0.2           0.4
K=$\frac{0.4}{0.1×0．{2}^{2}}$=100，
故答案為：100；
②在500℃，反應2S達到平衡，密閉的容器容積為2L，生成CH₃OH的物質的量為0.5mol，v（CH₃OH）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{2s}$=0.125mol•L^-1•s^-1，根據速率之比等于系數比，則氫氣的平均反應速率v（H₂）=2v（CH₃OH）=0.25mol•L^-1•s^-1．故答案為：0.25mol•L^-1•S^-1；
③其他條件不變時，將處于Z點的體系體積壓縮到原來的一半，容器的體積減小，則壓強增大，正逆反應速率都增大，平衡向正向移動，甲醇的物質的量n（CH₃OH）增多，氫氣的物質的量n（H₂）減小，但由于體積減小的程度大，故平衡時氫氣的濃度反而增大（符合勒夏特列原理），重新平衡時$\frac{n（CO）}{n（C{H}_{3}OH）}$減小；
故答案為：bc．

點評 本題考查化學平衡的影響因素和化學平衡的標志等問題，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目難度中等，注意外界條件對化學平衡移動的影響以及平衡狀態的判斷角度．