Question

3．一定条件下，工业上可利用反应2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）来生产甲醇．现将10molH₂和6molCO通入固定容积为2L的密闭容器中进行反应，达平衡后，此时容器内的压强为起始始的一半．试回答：
（1）能判断该反应达到平衡状态的依据是AB．
A．v正（H₂）=2v逆（CH₃OH）
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．c（H₂）：c（CO）：c（CH₃OH）=2：1：1
D．容器内密度不变
（2）平衡时H₂的转化率α₁=80%，若温度不变，此反应在容积可变的容器中进行，保持压强恒定，达到平衡时，H₂的转化率为α₂，则α₁＞α₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）该温度下，反应的化学平衡常数K=2，若平衡后再向此密闭容器中加入2molH₂和4molCH₃OH（g）则平衡正向（填“正向”、“逆向”或“不”）移动．

Answer 1

分析 将10molH₂和6molCO通入固定容积为2L的密闭容器中进行反应，达平衡后，此时容器内的压强为起始始的一半，则平衡后气体的物质的量为原来的一半，设CO转化xmol，则
                     2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）  10              6                   0
转化（mol/L） 2x                x                   x
平衡（mol/L）10-2x            6-x                x
2×（10-2x+6-x+x）=（10+6），
x=4，以此（2）（3），结合化学平衡的特征解答该题．

解答 解：将10molH₂和6molCO通入固定容积为2L的密闭容器中进行反应，达平衡后，此时容器内的压强为起始始的一半，则平衡后气体的物质的量为原来的一半，设CO转化xmol，则
                     2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）  10              6                   0
转化（mol/L） 2x                x                   x
平衡（mol/L）10-2x            6-x                x
2×（10-2x+6-x+x）=（10+6），
x=4，
（1）A．v正（H₂）=2v逆（CH₃OH），可说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故A正确；
B．混合气体的平均相对分子质量不变，说明气体的总物质的量不变，达到平衡状态，故B正确；
C．由于平衡常数未知，c（H₂）：c（CO）：c（CH₃OH）=2：1：1，不能确定是否达到平衡状态，故C错误；
D．因体积不变，气体质量不变，无论是否达到平衡，密度都不变，不能确定是否达到平衡状态，故D错误．
故选AB；
（2）平衡时H₂的转化率α₁=$\frac{8}{10}×100%$=80%，若温度不变，此反应在容积可变的容器中进行，保持压强恒定，则应比恒容的压强大，达到平衡时，H₂的转化率为α₂，则α₁＞α₂，故答案为：80%；＞；
（3）体积为2L，则该温度下，达到平衡时氢气的浓度为1mol/L，CO的浓度为1mol/L，CH₃OH的浓度为2mol/L，反应的化学平衡常数K=$\frac{2}{{1}^{2}×1}$=2，若平衡后再向此密闭容器中加入2molH₂和4molCH₃OH（g），则各物质的浓度为氢气的浓度为2mol/L，CO的浓度为1mol/L，CH₃OH的浓度为4mol/L，Qc=$\frac{4}{{2}^{2}×1}$=1＜K，则平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，
故答案为：2；正向．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点和常见题型，侧重考查学生的分析能力和计算能力，注意压强与物质的量的关系，把握计算的思路和方法，难度不大．