Question

【題目】甲醇是重要的化工基礎原料和清潔液體燃料，工業上可利用CO或CO2來生產甲醇。已知制備甲醇的有關化學反應以及在不同溫度下的化學平衡常數如下表所示:

化學反應	平衡常數	溫度/℃
		500	800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)	K1	2.5	0.15
②H2(g) +CO2 (g) H2O(g)+CO(g)	K2	1.0	2.50
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)	K3

(1)在恒容密閉容器中發生反應②，達到平衡后升高溫度，下列說法正確的是_______。

a.平衡正向移動 b.混合氣體的平均相對分子質量增大 c.CO2的轉化率增大

(2)K1、K2、K3的關系是:K3=_______。

(3)500℃時測得反應在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)H2O(g)的濃度(mol/L)分別為0.2、0.1、0.01、0.2，則此時V正____V逆(填“>”“=”“<”)。

(4)某溫度下反應①中H2的平衡轉化率(a)與體系總壓強(P)的關系如圖所示，若開始加入2mol/LH2和1mol./LCO，則B點時化學平衡常數為___________。

(5)相同溫度下，在甲、乙兩個容積相等的恒容密閉容器中，投入H2和CO2，發生反應②，起始濃度如下表所示。其中甲經2min達平衡，平衡時c(H2O)=0.05mol/L，甲中CO2的轉化率為_______，乙中CO2的轉化率____甲。(填“大 于”、“等 于”或“小于”)

起始濃度	甲	乙
c(H2)/mol/L	0.10	0.20
c(CO2 )/mol/L 0.10	0.20

Answer 1

【答案】 ac K1K2 = 25 50% 等于

【解析】 (1)在恒容密閉容器中發生反應②，由表中數據可知，達到平衡后升高溫度，該反應的平衡常數變大，說明化學平衡向正反應方向移動，該反應為吸熱反應。a.平衡正向移動，正確；b.因為氣體的總物質的量和總質量均不變，所以混合氣體的平均相對分子質量不變，b錯誤；c.CO2的轉化率增大，正確。所以，說法正確的是ac。

(2)由表中信息可知，③=①+②，所以根據平衡常數的表達式可得，K1、K2、K3的關系是:K3= K1K2。

(3)500℃時，K3= K1K2=2.5。測得反應在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)H2O(g)的濃度(mol/L)分別為0.2、0.1、0.01、0.2，則Qc=2.5= K3，所以此時恰好處于平衡狀態，故V正=V逆。

(4)由圖可知，B點時，反應①中H2的平衡轉化率為0.80。開始加入2mol/LH2和1mol./LCO，兩種反應物的投料比為化學計量數之比，故兩種反應物的轉化率相同。則B點時，c(H2)= 2mol/L=0.40 mol/L，c(CO)= 1mol/L=0.20 mol/L，CO的變化量與氫氣的變化量相同，所以c(CO)= 1mol/L=0.80 mol/L，化學平衡常數為25。

(5)相同溫度下，在甲、乙兩個容積相等的恒容密閉容器中，投入H2和CO2，發生反應②，起始濃度如下表所示。其中甲經2min達平衡，平衡時c(H2O)=0.05mol/L，由此可以求出CO2的變化量為0.05mol/L，所以甲中CO2的轉化率為50%，乙中的投料為甲中的2倍，故容器內的壓強也是甲的2倍，但是因為該反應前后氣體的分子數不變，所以壓強不能使該化學平衡發生移動，CO2的轉化率等于甲。