Question

【題目】在壓強為0.1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示，則：

（1）①p1________p2（填“＞”、“＜”或“=”）。

②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H2，達到新平衡時，CO的平衡轉化率________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

③在p1下，100℃時，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反應的平衡常數為______（用含a、V的代數式表示）。

（2）上圖表示CO2與H2反應生成CH3OH和H2O的過程中能量（單位為kJmol﹣1）的變化，該反應的△H_________0，△S_______0。

（3）為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2， 一定條件下發生反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），測得CO2（g）和CH3OH（g）的濃度隨時間變化的曲線如圖所示：

①從反應開始到平衡，CO2的平均反應速率v（CO2）=_________________________。

②下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是________（填編號）。

A．升高溫度

B．將CH3OH（g）及時液化移出

C．選擇高效催化劑

D．再充入1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）

Answer 1

【答案】＜ 增大 ＜ ＜ B

【解析】

(1)①采用“定一議二”法，固定同一溫度，探究壓強對CO轉化率的影響即可分析得到結果；②溫度容積不變，同等比例的增大反應物，相當于加壓；據此作答；③用字母表示出物質的量濃度，代入平衡常數表達式即可計算出結果；

(2)生成物的總能量小于反應物的總能量則H＜0，氣體的物質的量減小的反應則熵變S＜0，據此分析；

(3)①據圖得到濃度變化量代入速率公式即可；

②根據勒夏特列原理，平衡總是向著減弱這種改變的方向移動，據此分析；

(1)①相同溫度下，同一容器中，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則CO的轉化率增大，根據圖像可知，P1＜P2，故答案為：＜；

②溫度容積不變，向該容器內再增加amolCO與2amol H2，等效為開始加入2amol CO與4a molH2，同等比例的增大反應物，相當于加壓，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應方向移動，則CO的轉化率增大；

故答案為：增大；

③該溫度下，平衡時n(CO)=amol×(1-0.5)=0.5amol， n(CH3OH)= n(CO)(參加反應)=amol×0.5=0.5amol，n(H2)=2amol-2×amol×0.5=amol， 、、，化學平衡常數 ；

故答案為： ；

(2)由圖可知，生成物的總能量小于反應物的總能量，因此，該反應的H＜0；該反應為氣體的物質的量減小的反應，因此其熵變S＜0；

故答案為：＜；＜；

(3) ① ，

故答案為：；

②A.反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；故A錯誤；

B.將CH3OH(g)及時液化抽出，減少生成物的量，平衡正向進行，故B正確；

C.選擇高效催化劑只能改變化學反應速率，不改變化學平衡，故C錯誤；

D.再充入1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g)，增大了生成物濃度，平衡逆向移動；

故答案為：B；