Question

【题目】在容积为10L的密闭容器中，进行如下反应：A(g)+2B(g)C(g)+D(g)，最初加入1.0molA和2.2molB，在不同温度下，D的物质的量n（D）和时间t的关系如图1。

试回答下列问题：

(1)能判断上述反应达到化学平衡状态的依据是________________（填写字母）

A.器中压强不变

B.混合气体中c(A )不变

C.2v (B ) =v (D ) D.c(A) =c(C)

(2)利用图1中数据计算800℃时的平衡常数K=______________。

(3)700℃时，某时刻测得休系中各物质的量如下：n（A)=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，则此时该反应____________（填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）

(4)在催化剂作用下，CO可用于合成甲醇CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),若在恒温恒压的条件下，向密闭容器中充入4molol CO和8molH2合成甲醇，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图2所示。

①该反应的正反应属于_________反应（填“吸热”或“放热”），图2中x_____0.1（填“大于”或“小于”）。

②在0.1 MPa、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器内气体的物质的量为_______mol。

③若在恒温恒容的条件下，向上述平衡体系中充入4mol CO、8 mol H2，与原平衡相比,达到平衡时CO的转化率_______(填“增大”,不变”或“减小”，下同），平衡常数K_____。

Answer 1

【答案】AB 9 向正反应方向进行 放热 大于 8 增大 不变

【解析】

(1)可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；

(2)先利用三段式求出各物质平衡浓度，再根据计算平衡常数；

(3)将物料“一边倒”然后利用等效平衡理论进行分析；

(4)①根据图像分析温度对CO转化率的影响从而判断反应的吸放热；

②在0.1MPa、100℃的条件下，平衡时CO转化率为0.5，转化的CO为4mol×0.5=2mol，根据差量法计算气体物质的量减少量，进而计算平衡时混合气体物质的量；
③若在恒温恒容的条件下，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变。

：(1)A．该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，随反应进行，容器内压强减小，当反应到达平衡状态时，容器中压强不变，所以能作为判断化学平衡的依据，故A正确；
B．反应到达平衡状态时，混合气体中c(A)不变，说明到达平衡，故B正确；
C．应是v正(B)=2v正(D)时反应处于平衡状态，2v正(B)=v逆(D)时逆反应速率较快，平衡逆向进行，故C错误；
D．当c(A)=c(C)时，该反应不一定达到平衡状态，与反应物浓度及转化率有关，故D错误；
故答案为：AB；
(2)800℃平衡时生成D为0.6mol，则：

注意容器的体积为10L，所以=；

(3)700℃时，根据图表可知平衡时n(D)=0.45mol，某时刻测得体系中各物质的量如下：n(A)=1.1mol，n(B)=2.6mol，n(C)=0.9mol，n(D)=0.9mol，等效为开始投入2molA、4.4molB到达的平衡，与原平衡时相比，压强增大，平衡正向移动，平衡时D的物质的量应大于原平衡的2倍，即平衡时D应大于0.9mol，所以平衡向正反应方向移动；

(4)①由图可知，压强一定时，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，温度一定增大，增大压强，平衡正向进行，CO转化率增大，判断x大于 0.1MPa，
故答案为：放热；大于；
②在0.1MPa、100℃的条件下，平衡时CO转化率为0.5，转化的CO为4mol×0.5=2mol，
根据方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知消耗1molCO气体的物质的量减少2mol，所以平衡时混合气体物质的量为4mol+8mol-2mol×2=8mol；
③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4 molCO，8 mol H2，等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，CO的转化率增大；化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，温度不变，平衡常数不变，故答案为：增大；不变。