Question

【题目】甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：CO ( g ) + 2H2( g )CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol－1在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH2，CO 的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示，当达到平衡状态A时，容器的体积为20 L。

（1）该反应的化学平衡常数表达式为_____________。

（2）图中正反应速率：ν（A）___ν（B）；平衡常数： K(A)_____K(C)；平均摩尔质量：M(B)_____M(C)(填“>”、“<”或“=”)。

（3）关于反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是_______（填字母）。

A．CO的含量保持不变

B．2V正（CH3OH）=V正（H2）

C．容器中CH3OH浓度与CO浓度相等

D．容器中混合气体的密度保持不变

（4）如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H2，则在平衡状态B时容器的体积V（B）为__________L。

Answer 1

【答案】 K= ＜ > > ABD 4

【解析】（1）根据平衡常数的定义可得到该反应的化学平衡常数的表达式为K=；（2）由图可知，相同温度下P1曲线CO的转化率较小，反应为气体体积缩小的反应，压强越大，转化率越大，则P1<P2，增大压强反应速率增大，则图中正反应速率：ν（A）<ν（B）；正反应为放热反应，升高温度平衡常数减小，因T1<T2，故平衡常数： K(A)>K(C)；由B点到C点CO的转化率减小，气体的总物质的量增大，质量不变，则气体的平均摩尔质量减小，故有M(B) >M(C)；(3) A．CO的含量保持不变，则各组分的物质的量，总物质的量不变，可逆反应达到平衡状态，选项A正确；B. 在任何时刻2V正（CH3OH）=V正（H2），若2V正（CH3OH）=V逆（H2），则V正（H2）=V逆（H2），反应达到平衡，选项B正确； C．容器中CH3OH浓度与CO浓度相等，这只是一个很特殊的情况，这时反应可能达到平衡，也可能未达到平衡状态，选项C错误；D．由于该反应是个反应前后气体体积不等的反应，如果反应未达到平衡，则气体的物质的量就会发生改变，混合气体的平均相对分子质量也就会随着改变。若容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变，则气体的物质的量不变。故反应达到平衡状态。选项D正确。答案选ABD；（4）若密闭容器中充入10 mol CO 和20molH2，当达到平衡状态A 时，CO的转化率为0.5，此时各物质的物质的量为CO为5mol；H2为10mol； CH3OH为5mol。n(气体)=20mol，容器的体积为20 L。如反应开始时仍充入10molCO 和20mol H2，在达到平衡状态B时CO的转化率为0.8，则此时各物质的物质的量为CO为2mol，H2为4mol，CH3OH为8mol。n(气体)=14mol。由于A、B是在相同温度下进行的。所以化学平衡常数不变，设第二次达到平衡时容器的体积为V。则，解得v=4（L）。