Question

【題目】甲醇可以與水蒸氣反應生成氫氣，反應方程式如下：CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）△H＞0
（1）一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1mol CH3OH（g）和3mol H2O（g），20s后，測得混合氣體的壓強是反應前的1.2倍，則用甲醇表示該反應的速率為 ．
（2）判斷（1）中可逆反應達到平衡狀態的依據是（填序號） ． ①v正（CH3OH）=v正（CO2）
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對分子質量不變
④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化
（3）圖中P是可自由平行滑動的活塞，關閉K，在相同溫度時，向A容器中充入1mol CH3OH（g）和2mol H2O（g），向B容器中充入1.2mol CH3OH（g）和2.4mol H2O（g），兩容器分別發生上述反應．已知起始時容器A和B的體積均為a L．試回答：
①反應達到平衡時容器B的體積為1.5a L，容器B中CH3OH的轉化率為；A、B兩容器中H2O（g）的體積百分含量的大小關系為：BA（填“＞”“＜”或“=”）．
②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為L（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）．

Answer 1

【答案】
（1）0.01mol/L?s
（2）③④
（3）75%；＜；1.75a
【解析】解：（1）一定條件下，向體積2L的密閉容器中充入1molCH3OH（g）和3molH2O（g），設甲醇反應物質的量為x

	CH3OH（g）+	H2O（g）		CO2（g）+	3H2（g）
起始量（mol）	1	3		0	0
變化量（mol）	x	x		x	3x
某時刻量（mol）	1﹣x	3﹣x		x	3x

20s后，測得混合氣體的壓強是反應前的1.2倍，4+2x=4×1.2，解得x=0.4mol，
v（CH3OH）= =0.01mol/Ls；所以答案是：0.01mol/Ls；（2）CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g），該反應的正反應為氣體體積增大的吸熱反應；
①v正（CH3OH）=v正（CO2），是正反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態，故A錯誤； ②反應前后氣體質量不變，體積不變，混合氣體的密度始終不變，不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；③反應前后氣體物質的量變化，氣體質量不變，混合氣體的平均相對分子質量不變，說明反應達到平衡狀態，故C正確④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化是平衡標志，故D正確；
所以答案是：③④；（3）①B容器的體積變為原來的1.5倍，增加的氣體的物質的量為3.6 mol×0.5=1.8 mol，依據化學方程式可知增加2mol，反應甲醇1mol，則反應的甲醇的物質的量為0.9 mol，CH3OH的轉化率= ×100%=75%．A是恒容反應容器，B是恒壓反應容器，B容器充入1.2molCH3OH（g） 和2.4molH2O（g）與B容器充入1molCH2OH（g）和2molH2O（g），是等效平衡．反應方程式中生成物氣體增多，反應時A容器壓強比B容器大，所以A中平衡時相當于B平衡后的加壓，加壓平衡向逆反應方向移動，A容器中H2O百分含量增多，填B“＜A”；所以答案是：75%；＜；②打開K時，AB組成一個等溫等壓容器，相應的起始投入總物質的量與平衡的總體積成正比，設打開K重新達到平衡后總的體積為x，則x：（3+3.6）=1.5a：3.6，解得x=2.75a，所以B的體積為2.75a﹣a=1.75a，
所以答案是：1.75a．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用反應速率的定量表示方法和化學平衡狀態的判斷的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握反應速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．