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(fā)和應(yīng)用的廣闊前景。

(1)在一容積為2L的密閉容器內(nèi)，充入0.2molCO與0.4molH2發(fā)生反應(yīng)如下：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度，壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①A、B兩點(diǎn)對應(yīng)的壓強(qiáng)大小關(guān)系是PA________PB(填“>、<、=”)。

②A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)KA，KB，KC的大小關(guān)系是______。

③下列敘述能說明上述反應(yīng)能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是__(填代號(hào))。

a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b．CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變 c．混合氣體的密度不再改變 d．CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和保持不變

(2)在P1壓強(qiáng)、T1℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___，再加入1.0molCO后重新到達(dá)平衡，則CO的轉(zhuǎn)化率__(填“增大，不變或減小”)。

Answer 1

【答案】PA＜PB KA=KB＞KC b 100 減小

【解析】

（1）①反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反應(yīng)方向是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，加壓平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大；

②化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的變化而變化，溫度相同平衡常數(shù)相同，平衡轉(zhuǎn)化率減小時(shí)，平衡常數(shù)減小；

③達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，但用不同的物質(zhì)的反應(yīng)速率表示平衡狀態(tài)時(shí)，必須滿足“一正一逆，且等于系數(shù)之比”；各個(gè)組分的濃度、百分含量保持不變；根據(jù)化學(xué)平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不變，但必須是變化的量不變了，才可以判斷平衡狀態(tài)，據(jù)此分析；
（2）P1壓強(qiáng)、T1°C時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化量，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，得到平衡常數(shù)；其它條件不變，增加一種反應(yīng)物的濃度，可以提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身轉(zhuǎn)化率是降低的。

（1）①反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反應(yīng)方向是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，加壓平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，則PA< PB；

②化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的變化而變化，A、B兩點(diǎn)的溫度相同，所以KA=KB，由B→C點(diǎn)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，可得KB＞KC，所以KA=KB＞KC；

③a．H2的消耗速率和CH3OH生成速率都表示正反應(yīng)速率，不能判斷平衡狀態(tài)，a項(xiàng)錯(cuò)誤；

b．CH3OH的體積分?jǐn)?shù)不再改變，能判斷平衡狀態(tài)，b項(xiàng)正確；

c．因?yàn)槿萜魅莘e不變，根據(jù)質(zhì)量守恒定律知混合氣體的總質(zhì)量不變，因此混合氣體的密度始終不變，因此混合氣體的密度不再改變，不能判斷平衡狀態(tài)，c 項(xiàng)錯(cuò)誤；

d．因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，在平衡之前，CO物質(zhì)的量不斷減少，CH3OH的物質(zhì)的量不斷增多，且CO減少的量等于CH3OH增多的量，因此CO和CH3OH的物質(zhì)的量之和始終保持不變，所以不能判斷平衡狀態(tài)，d 項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選b；

（2）根據(jù)已知信息，在一容積為2 L的密閉容器內(nèi)，充入0.2 mol CO與0.4 mol H2發(fā)生反應(yīng)，在壓強(qiáng)為P1、溫度為T1℃時(shí)，到達(dá)平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為0.5，則CO的減少量為0.2mol×0.5=0.1mol，可列出三段式計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

反應(yīng)前(mol/L) 0.1 0.2 0

轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.05 0.1 0.05

平衡時(shí)(mol/L) 0.05 0.1 0.05

化學(xué)平衡常數(shù)， ；

再加入1.0 mol CO，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，重新達(dá)到平衡，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，CO的轉(zhuǎn)化率減小。