Question

甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下，发生如下反应制得:CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题：

(1)从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)= ，CO的转化率为 。

(2)该反应的平衡常数表达式为 ，温度升高，平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)若在一体积可变的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2和1 mol CH3OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则加入各物质后该反应向 (填“正”、“逆”)反应方向移动，理由是 。

 

Answer 1

(1)0.15 mol·L-1·min-1 75%

(2)K= 减小

(3)正 反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积减小，平衡正移

【解析】(1)根据图一可知，反应开始到达到平衡的过程中CO的浓度变化为0.75 mol·L-1,所以CO的反应速率为v(CO)=0.75 mol·L-1/10 min=0.075 mol·L-1·min-1，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(H2)=2v(CO)=2×0.075 mol·L-1·min-1=0.15 mol·L-1·min-1，CO的转化率为0.75 mol·L-1/1.00 mol·L-1×100%=75%。

(2)该反应的平衡常数表达式为K=根据图二可知，反应物的能量比生成物的能量高，所以正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。

(3)因为反应物和生成物都是气体，反应过程中质量不变，气体的密度ρ=m/V。密度增大，说明容器的体积减小，因为反应在恒压的条件下进行，容器体积减小，说明反应后气体的物质的量减少，因为正反应方向是气体物质的量减少的反应，所以平衡向正反应方向移动。