Question

【题目】I. 工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－49.0kJmol-1

将6mol CO2和8mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。

（1）b点正反应速率 ___________(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。

（2）仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中所示（虚线）。曲线I对应的实验条件改变是______________， 体积不变再充入3mol CO2和4mol H2，达到新的平衡时，CH3OH (g)的体积分数 ___________（填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）若将1mol CO2和3mol H2充入该容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，假设温度不变， 则容器内的压强与起始压强之比为 _________________（用a表示）。

Ⅱ. 工业上还可在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH

（4）在一定温度下，若将4amol H2和2amol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50％，则该反应的平衡常数为_____________。若此时再向该容器中投入amol CO、2amol H2和amol CH3OH，判断平衡移动的方向是__________（“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）。

Answer 1

【答案】大于 升高温度 增大 （2-a）: 2 1/a2 正向移动

【解析】

I．（1）a点反应正向进行，未达到平衡状态，所以正反应速率大于逆反应速率，故答案为：大于；0.5；

（2）曲线I反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，应是升高温度，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动，不利于氢气的转化，故曲线I是升高温度；体积不变再充入3molCO2和4mol H2，容器内压强增大，平衡与原平衡相比较，应该正向移动，所以H2O（g）的体积分数增大，故答案为：升高温度；增大；

（3）将1mol CO2和3mol H2充入该容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，根据题意建立如下三段式：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

初始物质的量：1 3 0 0

变化物质的量：a 3a a a

平衡物质的量：（1—a）(3—3a) a a

初始总物质的量n1=4amol，平衡总物质的量n2=(4—2a) mol，由容器内的压强与起始压强之比等于物质的量比，可得P2：P1= n2：n1=(4—2a) mol ：4amol=（2-a）: 2，故答案为：（2-a）: 2；

Ⅱ.反应开始时c（H2）=2amol/L、c（CO）=amol/L，充分反应后测得CO的转化率为50%，则参加反应的c（CO）=amol/L×50%=0.5amol/L，则参加反应的c（CO）=amol/L×50%=0.5amol/L，据此建立三段式如下：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

开始（mol/L） a 2a 0

反应（mol/L）0.5a a 0.5a

平衡（mol/L）0.5a a 0.5a

化学平衡常数K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)= 0.5a/(0.5a×a2)=1/a2,故答案为：1/a2；

若此时再向该容器中投入amolCO、2amolH2和amolCH3OH，各物质浓度为c（CO）=0.5amol/L

+0.5amol/L=amol/L、c（H2）=amol/L+amol/L=2amol/L、c（CH3OH）=0.5amol/L+0.5amol/L

=amol/L，浓度商Q= c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)= a/a×（2a) 2=1/4a2<1/a2, ，所以平衡正向移动，平衡时CO浓度增大，故答案为：正向移动。