Question

【题目】工业上可由水煤气合成甲醇。

（1）还可以通过下列反应制备甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，下图是反应时CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间t的变化情况，从反应开始到平衡，用CO表示平均反应速率v(CO)=__________，该反应的平衡常数表达式为__。

（2）在一容积可变的密闭容器中充入10mol CO和20mol H2，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示。

①下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是_________。（填字母）

A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍

B．H2的体积分数不再改变

C．体系中H2的转化率和CO的转化率相等

D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

②比较A、B两点压强大小PA_PB（填“＞、＜、=”）．

③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L，如果反应开始时仍充入10 mol CO和20 mol H2，则在平衡状态B时容器的体积V(B)=__L。

Answer 1

【答案】0.075mol·L﹣1·min﹣1 AC ＜ 4

【解析】

（1）随反应进行，CO浓度减小、甲醇浓度增大，由图可知，10 min到达平衡，CO浓度变化为（0.9-0.15）mol/L=0.75mol/L，根据反应速率的定义求解即可；化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出；
（2）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变化说明到达平衡；
②温度一定时，正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大；
③A、B温度相同，平衡常数相同，若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20L，CO转化率为50%，则转化的CO为10mol×50%=5mol，依据三段式求出平衡常数，计算B状态时各组分物质的量，再结合平衡常数计算体积。

（1）随反应进行，CO浓度减小、甲醇浓度增大，由图可知，10min到达平衡，CO浓度变化为(0.90.15)mol/L=0.75mol/L，则v(CO)==0.075molL1min1；该反应的平衡常数表达式K=，故答案为：0.075；；

（2）①A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍，均表示正反应速率，反应始终按该比例关系进行，不能说明到达平衡，A项错误；

B.H2的体积分数不再改变是化学平衡的特征，达到了平衡，B项正确；

C. 氢气、CO的转化率与它们起始物质的量有关，平衡时不一定相等，若起始物质的量之比等于化学计算量之比，转化率始终相等，C项错误；

D. 混合气体总质量不变，随反应进行，混合气体总物质的量减小，平均摩尔质量增大，混合气体气体的平均摩尔质量不再改变，说明达到了平衡，D项正确；

故答案为：AC；

②温度一定时，正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故压强PA<PB，

故答案为：<；

③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L，CO转化率为50%，则转化的CO为10mol×50%=5mol，则：

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

起始量(mol):10 20 0

变化量(mol):5 10 5

平衡量(mol):5 10 5

平衡常数K===4，

如果反应开始时仍充入10molCO和20molH2，在平衡状态B时CO转化率为80%，则转化的CO为10mol×80%=8mol，则：

CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)

起始量(mol): 10200

变化量(mol): 8168

平衡量(mol): 248

设体积为V L，则 =4，解得V=4，

故答案为：4。