Question

12．碳的氧化物在工业上有着广泛的应用，如CO 和H₂可以合成甲醇，CO₂ 和NH₃可以合成尿素．
若在20L的密闭容器中按物质的量之比1：2充入CO和H₂，发生反应：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．测得平衡时CO得转化率随温度变化及压强的变化如图所示：p₂、195℃时，n（H₂）随时间的变化如表所示：

t/min	0	1	3	5
n（H2）/mol	8	5	4	4

（1）p₂、195℃时，0～1min内，υ（H₂）=0.15mol/（L•min）．
（2）你认为p₁＜  p₂；  p₂、195℃时，B点，υ_正＜υ_逆．（填“＜”“＞”或“=”）
（3）p₂、195℃时，该反应的化学平衡常数为25．

Answer 1

分析 （1）0～1min内参加反应的氢气为8mol-5mol=3mol，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂）；
（2）正反应为气体物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的转化率增大；
p₂、195℃时，A点处于平衡状态，CO的转化率为0.5，B点CO的转化率为0.6，大于平衡时转化率，故B点反应向逆反应进行；
（3）CO和H₂起始物质的量之比为1：2，开始氢气为8mol，则CO起始量为4mol，p₂、195℃时，A点处于平衡状态，CO的转化率为0.5，转化的CO为4mol×0.5=2mol，则：
            CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
起始量（mol）：4       8         0
变化量（mol）：2       4         2
平衡量（mol）：2       4         2
再根据K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$计算平衡常数．

解答 解：（1）0～1min内参加反应的氢气为8mol-5mol=3mol，则v（H₂）=$\frac{\frac{3mol}{20L}}{1min}$=0.15mol/（L．min），
故答案为：0.15；
（2）正反应为气体物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的转化率增大，故压强p₁＜p₂；
p₂、195℃时，A点处于平衡状态，CO的转化率为0.5，B点CO的转化率为0.6，大于平衡时转化率，故B点反应向逆反应进行，则υ_正＜υ_逆，
故答案为：＜；＜；
（3）CO和H₂起始物质的量之比为1：2，开始氢气为8mol，则CO起始量为4mol，p₂、195℃时，A点处于平衡状态，CO的转化率为0.5，转化的CO为4mol×0.5=2mol，则：
           CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
起始量（mol）：4      8         0
变化量（mol）：2      4         2
平衡量（mol）：2      4         2
容器容积为20mL，则平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{2}{20}}{\frac{2}{20}×（\frac{4}{20}）^{2}}$=25，
故答案为：25．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率、平衡常数、化学平衡图象等，难度中等，注意对基础知识的理解掌握．