Question

1．工业上，可用CO和H₂合成CH₃OH，此反应的化学方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．该反应不同温度下的平衡常数如表所示：

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10-2	2.4×10-4	1×10-5

下列叙述中正确的是（　　）

• A． 该反应的正反应是吸热反应
• B． 100℃时，向体积为V₁L的恒容密闭容器中充入2mol CO和4mol H₂，达到平衡时，CO的转化率为40%，则V₁=12
• C． 250℃时，向体积为V₂L的恒容密闭容器中充入3mol CO和3mol H₂，达到平衡时，混合气体中CO的体积分数为50%
• D． 250℃时，向体积为V₂L的恒容密闭容器中充入3mol CO和3mol H₂，达到平衡时，混合气体中CH₃OH（g）的体积分数为62.5%

Answer 1

分析 A．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
B．达到平衡时，CO的转化率为40%，则参加反应的CO为2mol×40%=0.8mol，则：
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：2       4         0
变化量（mol）：0.8     1.6       0.8
平衡量（mol）：1.2     2.4       0.8
再根据平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=13列方程计算体积；
C．假设参加反应的CO为amol，由方程式可知反应的氢气为2a mol，生成的甲醇为amol，故反应后混合气体总物质的量为（6-2a）mol，则平衡时CO的体积分数为$\frac{3-a}{6-2a}$=50%；
D．由C中分析可知，混合气体中CH₃OH（g）的体积分数应小于50%．

解答 解：A．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，则正反应为放热反应，故A错误；
B．达到平衡时，CO的转化率为40%，则参加反应的CO为2mol×40%=0.8mol，则：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：2       4       0
变化量（mol）：0.8    1.6    0.8
平衡量（mol）：1.2    2.4    0.8
则K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.8}{{V}_{1}}}{\frac{1.2}{{V}_{1}}×（\frac{2.4}{{V}_{1}}）^{2}}$=13，解得V₁≈10.6，故B错误；
C．假设参加反应的CO为amol，由方程式可知反应的氢气为2a mol，生成的甲醇为amol，故反应后混合气体总物质的量为（6-2a）mol，则平衡时CO的体积分数为$\frac{3-a}{6-2a}$=50%，故C正确；
D．由C中分析可知，混合气体中CH₃OH（g）的体积分数应小于50%，故D错误，
故选：C．

点评 本题考查化学平衡有关计算、平衡常数有关计算及影响因素等，C、D选项粗看题目无法解答，较好的考查学生分析计算能力，难度中等．