Question

【题目】工业上通常采用CO（g）和H2（g）催化合成甲醇CH3OH（g）．
（1）在一定温度和压强下，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=﹣128.8kJ/mol．若将10a mol CO和20a mol H2放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为60%，则该反应的平衡常数为（用含a的代数式表示）．
若此时再向该容器中投入10a mol CO,20a mol H2和10a mol CH3OH（g），判断平衡移动的方向是（填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”）；
与原平衡相比，CO的物质的量浓度（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（2）判断该反应达到平衡状态的依据是（填字母序号）．
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.2v逆（H2）=v正（CO）
D.容器内CO,H2、CH3OH的浓度之比为1：2：1
E.CH3OH,CO,H2的浓度都不再发生变化
（3）一定条件下，在容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如表：

容器		甲	乙	丙
反应物投入量		1 mol CO、 2 mol H2	1 mol CH3OH	2 mol CH3OH
平衡 时数 据	反应能量变化的绝对值（kJ）	a	b	c
	反应物转化率	α1	α2	α3

则a+b=；a1+a3（填“＜”、“＞”或“=”，）．

Answer 1

【答案】
（1）；正向移动；增大
（2）BE
（3）128.8；＜
【解析】解：（1）开始时c（CO）= =5amol/L、c（H2）= =10amol/L，反应的c（CO）=5amol/L×60%=3amol/L，

	CO（g）	+	2H2（g）		CH3OH（g）	△H=﹣128.8kJ/mol
开始（mol/L）	5a		10a		0
反应（mol/L）	3a		6a		3a
平衡（mol/L）	2a		4a		3a

该反应的化学平衡常数K= = = ；
此时c（CO）=2amol/L+ =7amol/L、c（H2）=4amol/L+ =14amol/L、c（CH3OH）=3amol/L+ =8amol/L，浓度商= = ＜ ，所以平衡正向移动，但再次达到平衡浓度大于原来平衡浓度，
所以答案是： ；正向移动；增大；（2）A．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故A错误；
B．反应前后气体的总质量不变但物质的量减小，所以反应前后混合气体的平均相对分子质量增大，当混合气体相对分子质量不变时，正逆反应速率相等，反应发达平衡状态，故B正确；
C．v逆（H2）=2v正（CO）时该反应达到平衡状态，所以2v逆（H2）=v正（CO）时没有达到平衡状态，故C错误；
D．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1：2：1时该反应不一定达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，故C错误；
E．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故E正确；
故选BE； （3）甲、乙是等效平衡，丙等效为在乙的基础上增大压强，
生成1molCH3OH的能量变化为128.8kJ，甲、乙平衡状态相同，令平衡时甲醇为nmol，对于甲容器，a=90.8n，等于乙容器b=90.8（1﹣n），故a+b=128.8；
甲、乙处于相同的平衡状态，则α1+α2=1，比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动，所以a1+a3＜1，
所以答案是：128.8；＜．
【考点精析】认真审题，首先需要了解化学平衡的计算(反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%)．