Question

【題目】工業上通常采用CO（g）和H2（g）催化合成甲醇CH3OH（g）．
（1）在一定溫度和壓強下，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣128.8kJ/mol．若將10a mol CO和20a mol H2放入2L的密閉容器中，充分反應后測得CO的轉化率為60%，則該反應的平衡常數為（用含a的代數式表示）．
若此時再向該容器中投入10a mol CO,20a mol H2和10a mol CH3OH（g），判斷平衡移動的方向是（填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”）；
與原平衡相比，CO的物質的量濃度（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（2）判斷該反應達到平衡狀態的依據是（填字母序號）．
A.混合氣體的密度不變
B.混合氣體的平均相對分子質量不變
C.2v逆（H2）=v正（CO）
D.容器內CO,H2、CH3OH的濃度之比為1：2：1
E.CH3OH,CO,H2的濃度都不再發生變化
（3）一定條件下，在容積相同的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如表：

容器		甲	乙	丙
反應物投入量		1 mol CO、 2 mol H2	1 mol CH3OH	2 mol CH3OH
平衡 時數 據	反應能量變化的絕對值（kJ）	a	b	c
	反應物轉化率	α1	α2	α3

則a+b=；a1+a3（填“＜”、“＞”或“=”，）．

Answer 1

【答案】
（1）；正向移動；增大
（2）BE
（3）128.8；＜
【解析】解：（1）開始時c（CO）= =5amol/L、c（H2）= =10amol/L，反應的c（CO）=5amol/L×60%=3amol/L，

	CO（g）	+	2H2（g）		CH3OH（g）	△H=﹣128.8kJ/mol
開始（mol/L）	5a		10a		0
反應（mol/L）	3a		6a		3a
平衡（mol/L）	2a		4a		3a

該反應的化學平衡常數K= = = ；
此時c（CO）=2amol/L+ =7amol/L、c（H2）=4amol/L+ =14amol/L、c（CH3OH）=3amol/L+ =8amol/L，濃度商= = ＜ ，所以平衡正向移動，但再次達到平衡濃度大于原來平衡濃度，
所以答案是： ；正向移動；增大；（2）A．反應前后氣體總質量不變、容器體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，不能據此判斷平衡狀態，故A錯誤；
B．反應前后氣體的總質量不變但物質的量減小，所以反應前后混合氣體的平均相對分子質量增大，當混合氣體相對分子質量不變時，正逆反應速率相等，反應發達平衡狀態，故B正確；
C．v逆（H2）=2v正（CO）時該反應達到平衡狀態，所以2v逆（H2）=v正（CO）時沒有達到平衡狀態，故C錯誤；
D．容器內CO、H2、CH3OH的濃度之比為1：2：1時該反應不一定達到平衡狀態，與反應初始濃度及轉化率有關，故C錯誤；
E．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故E正確；
故選BE； （3）甲、乙是等效平衡，丙等效為在乙的基礎上增大壓強，
生成1molCH3OH的能量變化為128.8kJ，甲、乙平衡狀態相同，令平衡時甲醇為nmol，對于甲容器，a=90.8n，等于乙容器b=90.8（1﹣n），故a+b=128.8；
甲、乙處于相同的平衡狀態，則α1+α2=1，比較乙、丙可知，丙中甲醇的物質的量為乙的2倍，壓強增大，對于反應CH3OH（g）CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移動，所以a1+a3＜1，
所以答案是：128.8；＜．
【考點精析】認真審題，首先需要了解化學平衡的計算(反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%)．