Question

【题目】甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：

CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) ΔH＞0。

（1）在一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g)，20 s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，则用甲醇表示的该反应的速率为________。

（2）判断（1）中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)________。

①v正(CH3OH)=v正(CO2) ②混合气体的密度不变 ③混合气体的平均相对分子质量不变

④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化

（3）下图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)，向B容器中充入1.2 mol CH3OH(g)和2.4 mol H2O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH3OH的转化率为________，A、B两容器中H2O(g)的体积百分含量的大小关系为B________A(填“＞”“＜”或“=”)。

②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响)。

Answer 1

【答案】（1）0.01 mol/(L·s)（3分） （2）③④（2分） （3）①75%（3分） ＜（2分） ②1.75a（3分）

【解析】（1）设反应的CH3OH(g)的物质的量为x mol。

CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)

起始量(mol) 1 mol 3 mol

变化量(mol) x mol x mol x mol 3x mol

平衡量(mol) 1- x mol 3- x mol x mol 3x mol

混合气体的压强是反应前的1.2倍，则，x=0.4，则用甲醇表示的反应速率为=0.01 mol/(L·s)。

（2）题给反应中各物质都是气体，气体总质量始终不变，当容器体积不变时，密度不变。

（3）A为恒温恒容容器，B为恒温恒压容器，

① CH3OH(g)＋H2O(g) CO2(g)＋3H2(g)

起始/mol 1.2 2.4 0 0

转化/mol x x x 3x

平衡/mol 1.2x 2.4x x 3x

根据pV=nRT知，恒温恒压条件下，体积之比等于物质的量之比，，x=0.9，α(CH3OH)= ×100%=75%。②打开K时，A、B组成一个恒温恒压容器，设平衡后B容器体积为V L，则有：=，V=1.75a。