题目内容
【题目】(Ⅰ)下图中,P为一可自由滑动的活塞,关闭K,分别向容器A、B中各充入1 mol X、1 mol Y,起始时,VA=a L,VB=0.8a L(连通管的体积忽略不计),在相同温度和有催化剂存在的条件下,两容器中各自发生下述反应:3X(g)+3Y(g)2Z(g)+2W(g),达平衡时,VB=0.6a L。回答下列问题:
(1)达到平衡时B中X的转化率为________________。
(2)平衡时A、B中混合气体的平均相对分子质量的关系是:MA____________MB(填“>”、“=”或“<”)。
(3)打开K,一段时间后反应再次达到平衡,则B的体积为____________L。
(Ⅱ)工业中采用适当的催化剂利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)来制取甲醇。
(4)维持体系的压强一定,温度为T时,在体积为2.0 L的封闭容器内充入0.6 mol CO和0.4 mol H2,达到平衡时含有0.15 mol CH3OH(g),则该反应平衡常数K=________(保留两位小数),此时向容器中再通入0.7 mol CO气体,则此平衡将____________(填“正向”、“不”或“逆向”)移动。
【答案】(Ⅰ)(1)75% (2)< (3)0.2a (Ⅱ)(4)65.33 逆向
【解析】
试题分析::(1)B为恒温恒压,反应前后体积之比等于物质的量之比,令平衡后B中混合气体的物质的量为n,则:0.8aL:0.6aL=2mol:n,解得n=1.5mol。
3X(g)+3Y(g)2Z(g)+2W(g),
起始量(mol)1 1 0 0
转化量(mol)x x x/3 x/3
平衡:(1-x)+(1-x)+2x/3+2x/3=1.5
解得x=0.75
所以达到平衡时B中X的转化率为75%;
(2)A为恒温恒容条件,B为恒温恒压条件,B容器体积减小,压强增大,平衡正向进行,气体物质的量减小,混合气体质量不变,根据M=m/n可判断得MA<MB;
(3)打开K达到平衡时,混合气体压强应该与第一次平衡时B的压强相同,该反应是在等温等压条件下进行的反应,AB中反应开始物质的量是4mol,等温等压下,气体的物质的量之比等于体积之比,则打开K时达到平衡状态容器体积应该是原来B容器体积的2倍,为1.2aL,因为VA=a L,则B的体积=1.2aL-aL;
(4) CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 0.6 0.4 0
转化量(mol) 0.15 0.3 0.15
平衡量(mol) 0.45 0.1 0.15
则
解得V=1.4L
所以该反应平衡常数K=
此时向容器中再通入0.7 mol CO气体,则,解得V1=2.8L
此浓度熵Q=>65.33,所以平衡将逆向移动。
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