Question

【題目】在容積為10L的密閉容器中，進行如下反應：A(g)+2B(g)C(g)+D(g)，最初加入1.0molA和2.2molB，在不同溫度下，D的物質的量n（D）和時間t的關系如圖1。

試回答下列問題：

(1)能判斷上述反應達到化學平衡狀態的依據是________________（填寫字母）

A.器中壓強不變

B.混合氣體中c(A )不變

C.2v (B ) =v (D ) D.c(A) =c(C)

(2)利用圖1中數據計算800℃時的平衡常數K=______________。

(3)700℃時，某時刻測得休系中各物質的量如下：n（A)=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，則此時該反應____________（填“向正反應方向進行”、“向逆反應方向進行”或“處于平衡狀態”）

(4)在催化劑作用下，CO可用于合成甲醇CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),若在恒溫恒壓的條件下，向密閉容器中充入4molol CO和8molH2合成甲醇，平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖2所示。

①該反應的正反應屬于_________反應（填“吸熱”或“放熱”），圖2中x_____0.1（填“大于”或“小于”）。

②在0.1 MPa、100℃的條件下，該反應達到平衡時容器內氣體的物質的量為_______mol。

③若在恒溫恒容的條件下，向上述平衡體系中充入4mol CO、8 mol H2，與原平衡相比,達到平衡時CO的轉化率_______(填“增大”,不變”或“減小”，下同），平衡常數K_____。

Answer 1

【答案】AB 9 向正反應方向進行 放熱 大于 8 增大 不變

【解析】

(1)可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發生變化，該物理量由變化到不再變化說明到達平衡；

(2)先利用三段式求出各物質平衡濃度，再根據計算平衡常數；

(3)將物料“一邊倒”然后利用等效平衡理論進行分析；

(4)①根據圖像分析溫度對CO轉化率的影響從而判斷反應的吸放熱；

②在0.1MPa、100℃的條件下，平衡時CO轉化率為0.5，轉化的CO為4mol×0.5=2mol，根據差量法計算氣體物質的量減少量，進而計算平衡時混合氣體物質的量；
③若在恒溫恒容的條件下，等效為在原平衡的基礎上增大壓強，平衡正向移動；平衡常數只受溫度影響，溫度不變，平衡常數不變。

：(1)A．該反應是一個反應前后氣體體積減小的可逆反應，隨反應進行，容器內壓強減小，當反應到達平衡狀態時，容器中壓強不變，所以能作為判斷化學平衡的依據，故A正確；
B．反應到達平衡狀態時，混合氣體中c(A)不變，說明到達平衡，故B正確；
C．應是v正(B)=2v正(D)時反應處于平衡狀態，2v正(B)=v逆(D)時逆反應速率較快，平衡逆向進行，故C錯誤；
D．當c(A)=c(C)時，該反應不一定達到平衡狀態，與反應物濃度及轉化率有關，故D錯誤；
故答案為：AB；
(2)800℃平衡時生成D為0.6mol，則：

注意容器的體積為10L，所以=；

(3)700℃時，根據圖表可知平衡時n(D)=0.45mol，某時刻測得體系中各物質的量如下：n(A)=1.1mol，n(B)=2.6mol，n(C)=0.9mol，n(D)=0.9mol，等效為開始投入2molA、4.4molB到達的平衡，與原平衡時相比，壓強增大，平衡正向移動，平衡時D的物質的量應大于原平衡的2倍，即平衡時D應大于0.9mol，所以平衡向正反應方向移動；

(4)①由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高CO的轉化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，故正反應為放熱反應，溫度一定增大，增大壓強，平衡正向進行，CO轉化率增大，判斷x大于 0.1MPa，
故答案為：放熱；大于；
②在0.1MPa、100℃的條件下，平衡時CO轉化率為0.5，轉化的CO為4mol×0.5=2mol，
根據方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知消耗1molCO氣體的物質的量減少2mol，所以平衡時混合氣體物質的量為4mol+8mol-2mol×2=8mol；
③在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入4 molCO，8 mol H2，等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，CO的轉化率增大；化學平衡常數只受溫度影響，與濃度無關，溫度不變，平衡常數不變，故答案為：增大；不變。