题目内容

3．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，则用甲醇表示该反应的速率为0.01mol/（L•s）．
（2）判断（1）中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号）③④．
①v正（CH3OH）═3v逆（H2）　 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
（3）图1中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1molCH3OH（g）和2molH2O（g），向B容器中充入1，.2molCH3OH（g） 和2.4molH2O（g），两容器分别发生上述反应． 已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL，容器B中CH3OH转化率为75%；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为1.75aL（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）．

分析 （1）依据化学平衡三段式列式计算，气体压强之比等于物质的量之比；
（2）化学平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变分析选项；
（3）依据恒温恒容、恒温恒压容器变化，结合反应平衡特征分析判断，压强变化和物质的量变化成正比；打开KAB组成的是恒温恒压容器，依据压强变化和物质的量变化成正比计算得到．

解答 解：（1）依据化学平衡三段式列式计算，设反应的甲醇物质的量为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
20s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=1.2×4
x=0.4mol
v（CH3OH）=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{20s}$=0.01mol/（L•s）；
故答案为：0.01mol/（L•s）；
（2）可逆反应达到平衡状态的依据是正逆反应速率相同，
①v正（CH3OH）=v正（CO2）是反应速率之比等于化学方程式计量数之比，不能说你反应达到平衡，故①不符合；
②反应前后气体质量不变，容器体积不变，反应过程中密度不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡，故②不符合；
③反应前后气体物质的量增大，质量守恒，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③符合；
④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化是平衡标志，故④符合；
故答案为：③④；
（3）①B容器的体积变为原来的1.5倍，增加的气体的物质的量为3.6 mol×0.5=1.8 mol，依据化学方程式可知增加2mol，反应甲醇1mol，则反应的甲醇的物质的量为0.9 mol，CH3OH的转化率=$\frac{0.9mol}{1.2mol}$×100%=75%，打开K时，AB组成一个等温等压容器，相应的起始投入总物质的量与平衡的总体积成正比，设打开K重新达到平衡后总的体积为x，则x：（3+3.6）=1.5a：3.6
求得x=2.75a，所以B的体积为2.75a-a=1.75a，
故答案为：75%；1.75a．

点评 本题考查了化学平衡三段式计算，平衡标志的分析判断，恒温恒容容器，恒温恒压容器的分析判断是解题关键，气体压强之比和物质的量之比成正比例，题目难度中等．

练习册系列答案
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