Question

【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應可以制備甲醇：CO ( g ) + 2H2( g )CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol－1在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2，CO 的平衡轉化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示，當達到平衡狀態A時，容器的體積為20 L。

（1）該反應的化學平衡常數表達式為_____________。

（2）圖中正反應速率：ν（A）___ν（B）；平衡常數： K(A)_____K(C)；平均摩爾質量：M(B)_____M(C)(填“>”、“<”或“=”)。

（3）關于反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)在化學平衡狀態時的描述正確的是_______（填字母）。

A．CO的含量保持不變

B．2V正（CH3OH）=V正（H2）

C．容器中CH3OH濃度與CO濃度相等

D．容器中混合氣體的密度保持不變

（4）如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H2，則在平衡狀態B時容器的體積V（B）為__________L。

Answer 1

【答案】 K= ＜ > > ABD 4

【解析】（1）根據平衡常數的定義可得到該反應的化學平衡常數的表達式為K=；（2）由圖可知，相同溫度下P1曲線CO的轉化率較小，反應為氣體體積縮小的反應，壓強越大，轉化率越大，則P1<P2，增大壓強反應速率增大，則圖中正反應速率：ν（A）<ν（B）；正反應為放熱反應，升高溫度平衡常數減小，因T1<T2，故平衡常數： K(A)>K(C)；由B點到C點CO的轉化率減小，氣體的總物質的量增大，質量不變，則氣體的平均摩爾質量減小，故有M(B) >M(C)；(3) A．CO的含量保持不變，則各組分的物質的量，總物質的量不變，可逆反應達到平衡狀態，選項A正確；B. 在任何時刻2V正（CH3OH）=V正（H2），若2V正（CH3OH）=V逆（H2），則V正（H2）=V逆（H2），反應達到平衡，選項B正確； C．容器中CH3OH濃度與CO濃度相等，這只是一個很特殊的情況，這時反應可能達到平衡，也可能未達到平衡狀態，選項C錯誤；D．由于該反應是個反應前后氣體體積不等的反應，如果反應未達到平衡，則氣體的物質的量就會發生改變，混合氣體的平均相對分子質量也就會隨著改變。若容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變，則氣體的物質的量不變。故反應達到平衡狀態。選項D正確。答案選ABD；（4）若密閉容器中充入10 mol CO 和20molH2，當達到平衡狀態A 時，CO的轉化率為0.5，此時各物質的物質的量為CO為5mol；H2為10mol； CH3OH為5mol。n(氣體)=20mol，容器的體積為20 L。如反應開始時仍充入10molCO 和20mol H2，在達到平衡狀態B時CO的轉化率為0.8，則此時各物質的物質的量為CO為2mol，H2為4mol，CH3OH為8mol。n(氣體)=14mol。由于A、B是在相同溫度下進行的。所以化學平衡常數不變，設第二次達到平衡時容器的體積為V。則，解得v=4（L）。