题目内容

14．（1）在一定条件下，容积为 10L密闭容器中发生反应：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H＞0
将1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入该密闭容器10min时有0.1mol CO生成，则10min内该反应的平均速率υ（H2）0.003mol/（L．min）．
（2）在压强为0.1MPa条件下，容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g） 平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图．
①该反应的△H＜0 （填“＜”、“＞”或“=”）．
②100℃时该反应的平衡常数K=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$（用含a、V的代数式表示）．
③在温度容积不变的情况下，向该密闭容器再增加 2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．平衡常数不变（填“增大”、“减小”或“不变”）
④在某温度下，向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2反应生成CH3OH（g），达到平衡时CO的转化率为80%，此时容器内的压强为开始时的0.6倍．

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H2）；
（2）①由图象可知，压强一定时，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应；
②A点CO的转化率为0.5，则转化的CO为0.5a mol，则：
            CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始量（mol）：a     2a        0
变化量（mol）：0.5a   a        0.5a
平衡量（mol）：0.5a   a       0.5a
再根据平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$计算；
③在温度容积不变的情况下，向该密闭容器再增加 2a mol H2，平衡正向移动，CO转化率增大，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
④根据平衡时CO的转化率为80%，计算参加反应CO的物质的量，利用差量法计算气体物质的量减小，进而计算平衡时混合气体总物质的量，恒温恒容下，压强之比等于其物质的量之比．

解答 解：（1）v（CO）=$\frac{\frac{0.1mol}{10L}}{10min}$=0.001mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=3v（CO）=0.003mol/（L．min），
故答案为：0.003mol/（L．min）；
（2）①由图象可知，压强一定时，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，该反应的△H＜0，
故答案为：＜；
②A点CO的转化率为0.5，则转化的CO为0.5a mol，则：
             CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始量（mol）：a      2a        0
变化量（mol）：0.5a    a        0.5a
平衡量（mol）：0.5a    a        0.5a
平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.5a}{V}}{\frac{0.5a}{V}×（\frac{a}{V}）^{2}}$=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$，
故答案为：$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$；
③在温度容积不变的情况下，向该密闭容器再增加 2a mol H2，平衡正向移动，CO转化率增大，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，
故答案为：增大；不变；
④平衡时CO的转化率为80%，参加反应CO的物质的量为2.5mol×80%=2mol，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）物质的量减小
1                            2
2mol                         4mol
故平衡时混合气体总物质的量为2.5mol+7.5mol-4mol=6mol，恒温恒容下，压强之比等于其物质的量之比，故此时容器内的压强为开始时的$\frac{6mol}{2.5mol+7.5mol}$=0.6倍，
故答案为：0.6．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象、反应速率计算等，较好的考查学生分析能力、知识运用与获取信息的能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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