Question

【题目】甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

（1）在一容积为2L的密闭容器内，充入0.2molCO与0.4molH2发生反应，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡转化率与温度，压强的关系如图所示。

①A、B两点对应的压强大小关系是PA________PB（填“>、<、=”）。

②A、B、C三点的平衡常数KA，KB，KC的大小关系是__________________。

③下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是__________________(填代号) 。

a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍

b．CH3OH的体积分数不再改变

c．混合气体的密度不再改变

d．CO和CH3OH的物质的量之和保持不变

（2）在P1压强、T1℃时，该反应的平衡常数K=__________________，再加入1.0molCO后重新到达平衡，则CO的转化率___________（填“增大，不变或减小”）。

（3）T1℃、1L的密闭容器内发生上述反应，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol。此时v(正)________v(逆)（填“>、<或=”）。

Answer 1

【答案】< KA=KB>KC b 100 减小 >

【解析】

（1）①根据压强对平衡状态的影响分析判断；

②平衡常数只受温度影响，据图分析，随温度升高CO转化率降低，说明正反应放热；

③达到化学平衡时，正逆反应速率相等，各组分的浓度不随着时间的变化而变化，根据化学平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不变，据此来判断；

（2）根据CO的转化率利用三段式法计算平衡常数；根据浓度对平衡状态的影响分析；

（3）计算此时浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向。

（1）①反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）是气体体积减小的反应，加压平衡正向移动，反应物转化率增大，所以PA＜PB；

②据图分析，随温度升高CO转化率降低，说明正反应放热，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，所以KA=KB＞KC；

③a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；

b．CH3OH的体积分数不再改变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故b正确；

c．容器体积和气体质量始终不变，所以混合气体的密度始终不变，因此密度不变不能说明反应达到平衡状态，故c错误；

d．CO和甲醇的化学计量数都为1，所以CO和CH3OH的物质的量之和始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误；

故答案为b；

（2）P1压强、T1℃时CO的转化率为0.5，则

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始浓度（mol/L） 0.1 0.2 0

转化浓度（mol/L） 0.05 0.1 0.05

平衡浓度（mol/L） 0.05 0.1 0.05

化学平衡常数K==100；

若温度不变，再加入1.0molCO，平衡向正反应移动，重新达到平衡，氢气的转化率增大，CO的转化率减小；

（4）T1℃、1L的密闭容器内发生上述反应，测得某时刻各物质的物质的量如下：CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol，此时反应的浓度商Qc==50＜K=100，此时v正＞v逆。