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)，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(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)大小關(guān)系是PA _______PB（填“>、<、=”）。

②在壓強(qiáng)為P2時(shí)B、C兩點(diǎn)的正反應(yīng)速率大小關(guān)系是______________

③下列敘述能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是__________

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)的量之比保持不變

(2)在壓強(qiáng)為P1、溫度為T1 ℃時(shí)，H2的平衡轉(zhuǎn)化率為__________(計(jì)算出結(jié)果)，再加入1.0 mol CO后重新到達(dá)平衡，則CO的轉(zhuǎn)化率___________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

(3) 在壓強(qiáng)為P1、溫度為T1 ℃時(shí)，1L的密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得某時(shí)刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下，CO：0.05 mol、H2：0.1mol、CH3OH：0.05mol。此時(shí)v(正)________v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

Answer 1

【答案】< v正(C)>v正(B) BD 50% 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壓強(qiáng)相同時(shí)，升高溫度，增大正、逆反應(yīng)速率都增大；

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，計(jì)算CO的轉(zhuǎn)化量，進(jìn)而計(jì)算H2的轉(zhuǎn)化率；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；

（3）計(jì)算此時(shí)濃度商和平衡常數(shù)比較判斷平衡進(jìn)行的方向。

（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；

故答案為：<；

②壓強(qiáng)相同時(shí)，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，在壓強(qiáng)為P2時(shí)，C點(diǎn)比B點(diǎn)溫度高，則C點(diǎn)正反應(yīng)速率較大；

故答案為：v正(C)>v正(B)

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；

A. 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，因此CO和CH3OH的物質(zhì)的量之比一直增大，因此CO和CH3OH的物質(zhì)的量之比保持不變，能判斷平衡狀態(tài)，D項(xiàng)正確；

故答案為：BD；

（2）在壓強(qiáng)為P1、溫度為T1 ℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，則CO的減少量為0.2mol×0.5=0.1mol，因此H2的減少量為0.2mol，因此H2平衡轉(zhuǎn)化率為；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；

故答案為：50%；減小；

（3）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，因此可列出三段式計(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) 0.050.1 0.05

平衡時(shí)(mol/L) 0.050.1 0.05

化學(xué)平衡常數(shù)，

條件不變，1L的密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得某時(shí)刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下，

CO:0.05mol、H2:0.1mol、CH3OH:0.05mol，可計(jì)算此刻的濃度商=K，因此反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，v(正)=v(逆)；

故答案為：=。