Question

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

（1）在一容積為2L的密閉容器內，充入0.2molCO與0.4molH2發生反應，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡轉化率與溫度，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“>、<、=”）。

②A、B、C三點的平衡常數KA，KB，KC的大小關系是__________________。

③下列敘述能說明上述反應能達到化學平衡狀態的是__________________(填代號) 。

a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

b．CH3OH的體積分數不再改變

c．混合氣體的密度不再改變

d．CO和CH3OH的物質的量之和保持不變

（2）在P1壓強、T1℃時，該反應的平衡常數K=__________________，再加入1.0molCO后重新到達平衡，則CO的轉化率___________（填“增大，不變或減小”）。

（3）T1℃、1L的密閉容器內發生上述反應，測得某時刻各物質的物質的量如下，CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol。此時v(正)________v(逆)（填“>、<或=”）。

Answer 1

【答案】< KA=KB>KC b 100 減小 >

【解析】

（1）①根據壓強對平衡狀態的影響分析判斷；

②平衡常數只受溫度影響，據圖分析，隨溫度升高CO轉化率降低，說明正反應放熱；

③達到化學平衡時，正逆反應速率相等，各組分的濃度不隨著時間的變化而變化，根據化學平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不變，據此來判斷；

（2）根據CO的轉化率利用三段式法計算平衡常數；根據濃度對平衡狀態的影響分析；

（3）計算此時濃度商和平衡常數比較判斷反應進行的方向。

（1）①反應CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）是氣體體積減小的反應，加壓平衡正向移動，反應物轉化率增大，所以PA＜PB；

②據圖分析，隨溫度升高CO轉化率降低，說明正反應放熱，升溫平衡逆向移動，平衡常數減小，所以KA=KB＞KC；

③a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，都是正反應速率，不能說明反應達到平衡狀態，故a錯誤；

b．CH3OH的體積分數不再改變說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故b正確；

c．容器體積和氣體質量始終不變，所以混合氣體的密度始終不變，因此密度不變不能說明反應達到平衡狀態，故c錯誤；

d．CO和甲醇的化學計量數都為1，所以CO和CH3OH的物質的量之和始終保持不變，不能說明反應達到平衡狀態，故d錯誤；

故答案為b；

（2）P1壓強、T1℃時CO的轉化率為0.5，則

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始濃度（mol/L） 0.1 0.2 0

轉化濃度（mol/L） 0.05 0.1 0.05

平衡濃度（mol/L） 0.05 0.1 0.05

化學平衡常數K==100；

若溫度不變，再加入1.0molCO，平衡向正反應移動，重新達到平衡，氫氣的轉化率增大，CO的轉化率減小；

（4）T1℃、1L的密閉容器內發生上述反應，測得某時刻各物質的物質的量如下：CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol，此時反應的濃度商Qc==50＜K=100，此時v正＞v逆。