Question

11．工业原料甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3h₂（g）；△H＞0．
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH₃OH（g）和3molH₂O（g），20s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，则用甲醇表示的反应速率为0.01mol/L•s．
（2）判断（1）中可逆反应达到平衡状态的依据是CD（填序号）．
①v_正（CH₃OH）=v_正（CO₂）
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化．

Answer 1

分析 （1）依据化学平衡三段式列式计算；根据v=$\frac{△C}{△t}$计算；
（2）反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变，及其衍生的关系，变量不变是判断依据．

解答 解：（1）一定条件下，向体积2L的密闭容器中充入1molCH₃OH（g）和3molH₂O（g），设甲醇反应物质的量为x
           CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g），
起始量（mol） 1        3          0      0
变化量（mol） x        x          x     3x
某时刻量（mol）1-x    3-x         x     3x
20s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，4+2x=4×1.2
x=0.4mol
甲醇反应速率=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{20s}$=0.01mol/L•s；
故答案为：0.01mol/L•s；
（2）CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g），该反应的正反应为气体体积增大的吸热反应；
A、v_正（CH₃OH）=v_正（CO₂），是正反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；　
B、反应前后气体质量不变，体积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C、反应前后气体物质的量变化，气体质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；
D、CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化是平衡标志，故D正确．
故答案为：CD．

点评 本题考查学生化学反应速率和化学平衡状态判断的有关知识，属于综合知识的考查，掌握基础是关键，难度不大．