Question

【題目】化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用。CO可用于合成甲醇，一定溫度下，向體積為2 L的密閉容器中加入CO和H2，發生反應CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，達到平衡后測得各組分的濃度如下：

物質	CO	H2	CH3OH
濃度/(mol·L－1)	0.9	1.0	0.6

(1)反應達到平衡時，CO的轉化率為________。

(2)該反應的平衡常數K＝________。

(3)恒溫恒容條件下，可以說明反應已達到平衡狀態的是________(填字母)。

A．v正(CO)＝2v逆(H2)

B．混合氣體的密度不變

C．混合氣體的平均相對分子質量不變

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發生變化

(4)若將容器體積壓縮到1 L，則達到新平衡時c(H2)的取值范圍是__________。

(5)若保持容器體積不變，再充入0.6 mol CO和0.4 mol CH3OH，此時v正__v逆(填“>”“<”或“＝”)，平衡_____________移動。

Answer 1

【答案】40% (或0.67)　(L/mol) 2 CD 1.0 mol·L－1<c(H2)<2.0 mol·L－1 ＝ 不

【解析】

（1）根據化學計量比，甲醇和一氧化碳的計量比是1:1，也就是說生成0.6mol/L甲醇需要消耗0.6 mol/L的，因此反應前一氧化碳的濃度為1.5 mol/L，則轉化率為；

（2）根據方程式可知K的表達式為 ，再代入平衡時各物質的平衡濃度可得；

（3）A.根據反應的化學計量數之比應該是2v正()=v逆()時，才能說明反應達到平衡狀態，A項錯誤；

B.因為這是一個恒容體系且所有物質都是氣體，所以密度是恒定不變的，B項錯誤；

C.因為該反應是一個反應前后氣體分子數不等的反應，因此當氣體的平均相對分子質量不變時可說明反應已達平衡，C項正確；

D.所有反應物和生成物的濃度不變正是反應達到平衡的條件，D項正確；

故選CD；

（4）首先根據，假設平衡不隨著體積的改變而移動，則當容器體積縮小到一半時，氫氣濃度變成2倍，即2 mol/L；但是平衡要移動，由勒夏特列原理可知當體積減小（壓強增大）時，平衡要向氣體分子數減少（壓強減小）的方向進行，也就是正向進行，因此氫氣要被消耗一部分，比理論上的2 mol/L要少，但是仍然多于1 mol/L；

（5）第二問已經算出了該反應的K值為0.67，當溫度未改變時K值也不會改變，將新的甲醇濃度和一氧化碳濃度代入濃度商Q：，發現此時Q仍與K相等，因此平衡不移動，平衡沒移動也就是說正逆反應速率仍然相等。