Question

13．在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中，均充入0．lmol CO和0.2mol H₂，在催化剂的作用下发生反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．测得三个容器中平衡混合物中CH₃OH的体积分数随温度的变化如图所示：下列说法正确的是（　　）

• A． 该反应的正反应为放热反应
• B． 三个容器容积：①＞②＞③
• C． 在P点，CO转化率为75%
• D． 在P点，向容器②中再充入CO、H₂ 及 CH₃OH 各 0.025mol，此时 v（CO）正＜v （CO）逆

Answer 1

分析 A．同一容器中，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明升高温度平衡逆向移动；
B．相同温度下，增大压强（缩小容器容积）平衡正向移动，则甲醇的体积分数增大；
C．P点，容器中甲醇的体积分数是50%，同一容器中气体的体积分数等于其物质的量分数，
设此时CO的转化率为x，
该反应中CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol）0.1         0.2             0
反应（mol）0.1x       0.2x           0.1x2
平衡（mol）0.1（1-x）  0.2（1-x）     0.1x
甲醇的体积分数=$\frac{0.1x}{0.1（1-x）+0.2（1-x）+0.1x}$×100%=50%
x=0.75
D．设容器体积为VL，P点化学平衡常数K=$\frac{\frac{0.1×0.75}{V}}{\frac{0.1×0.25}{V}×（\frac{0.2×0.25}{V}）^{2}}$=1200V²，
向容器②中再充入CO、H₂ 及 CH₃OH 各 0.025mol，此时浓度商=$\frac{\frac{0.1×0.75+0.025}{V}}{\frac{0.1×0.25+0.025}{V}×（\frac{0.2×0.25+0.025}{V}）^{2}}$

=355.5V²＜K．

解答 解：A．同一容器中，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应是放热反应，故A正确；
B．相同温度下，增大压强（缩小容器容积）平衡正向移动，则甲醇的体积分数增大，根据图知，甲醇的体积分数大小顺序是：①＞②＞③，说明压强大小顺序是：①＞②＞③，则容器体积为：①＜②＜③，故B错误；
C．P点，容器中甲醇的体积分数是50%，同一容器中气体的体积分数等于其物质的量分数，
设此时CO的转化率为x，
该反应中CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol）0.1         0.2             0
反应（mol）0.1x       0.2x           0.1x2
平衡（mol）0.1（1-x）  0.2（1-x）     0.1x
甲醇的体积分数=$\frac{0.1x}{0.1（1-x）+0.2（1-x）+0.1x}$×100%=50%
x=0.75，则CO的转化率为75%，故C正确；
D．设容器体积为VL，P点化学平衡常数K=$\frac{\frac{0.1×0.75}{V}}{\frac{0.1×0.25}{V}×（\frac{0.2×0.25}{V}）^{2}}$=1200V²，向容器②中再充入CO、H₂ 及 CH₃OH 各 0.025mol，此时浓度商=$\frac{\frac{0.1×0.75+0.025}{V}}{\frac{0.1×0.25+0.025}{V}×（\frac{0.2×0.25+0.025}{V}）^{2}}$=355.5V²＜K，说明平衡正向移动，则此时 v（CO）正＞v （CO）逆，故D错误；
故选AC．

点评 本题考查化学平衡计算及图象分析，为高频考点，侧重考查学生分析判断、计算能力，明确温度、压强对化学平衡影响是解本题关键，注意D中反应方向判断方法，知道化学平衡常数计算方法，题目难度中等．