Question

一定条件下，甲醇与水蒸气反应的化学方程式为：
CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0
（1）在一定温度下，该反应平衡常数的表达式为K=

 

．若温度升高，K的值将

 

（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（2）在一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入8mol CH₃OH（g）和16molH₂O（g）发生上述反应，则：
①不能用来判断反应达到平衡状态的是

 

．（填字母）
a．H₂（g）的生成速率是CH₃OH （g）消耗速率的3倍
b．混合气体的压强保持不变
c．CH₃OH（g）、H₂O（g）、CO₂（g）、H₂（g）的浓度均保持不变
②如反应进行20s后达到平衡状态，测得混合气体的压强是反应前的

4

3

倍，则前20s内用甲醇表示的反应速率为

 

，此时H₂O的转化率为

 

．
③若温度不变，起始时各物质的浓度分别为：c[CH₃OH（g）]=4mol?L^-1，c[H₂O（g）]=xmol?L^-1，反应达到平衡后c[CO₂（g）]=1mol?L^-1，则x=

 

．
（3）在如图申P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在一定温度下，向A容器中充入2mol CH₃OH（g）和4molH₂O（g）向B容器中充入2.4mol CH₃OH（g）和4.8mol H₂O（g），两容器分别发生上述反应．
已知，起始时A、B的体积均为aL，饭应达到平衡时B的体积为1.5aL．若在相同温度下，打开K，一段时阅后反应又重新达到平衡，则此时B的体积为

 

L（注意，连通管中气体忽略不计）．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0，反应是吸热反应，依据平衡常数书写表达式；升温平衡向吸热反应方向进行，平衡正向进行，平衡常数增大；
（2）①依据化学平衡标志是正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变分析判断选项；
②依据化学平衡三段式列式计算，结合反应速率、转化率概念计算得到；
③依据化学平衡三段式列式计算，起始量=消耗量+平衡量计算，结合平衡常数不变列式计算得到；
（3）打开K，AB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）CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0，平衡常数=

c(CO2)c3(H2)

c(CH3OH)c(H2O)

，
反应是吸热反应，升温平衡向吸热反应方向进行，平衡正向进行，平衡常数增大，
故答案为：

c(CO2)c3(H2)

c(CH3OH)c(H2O)

；变大；
（2）在一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入8mol CH₃OH（g）和16molH₂O（g）发生上述反应，CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0
反应是气体体积增大的吸热反应；
①a．H₂（g）的生成速率是CH₃OH （g）消耗速率的3倍，反应正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故a符合；
b．混合气体的压强保持不变，说明反应达到平衡状态，故b不符合；
c．CH₃OH（g）、H₂O（g）、CO₂（g）、H₂（g）的浓度均保持不变是平衡标志，故c不符合；
故答案为：a；
②如反应进行20s后达到平衡状态，测得混合气体的压强是反应前的

4

3

倍，压强之比等于气体物质的量之比，消耗甲醇物质的量为x；
              CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）
起始量（mol）   8         16        0       0
变化量（mol）   x          x         x       3x
平衡量（mol）   8-x        16-x       x       3x
 8-x+16-x+x+3x=

4

3

（8+16）
x=4
则前20s内用甲醇表示的反应速率=

4mol 2L

20s

=0.1mol/（L?s）；
水的转化率=

4mol

16mol

×100%=25%
故答案为：0.1mol/（L?s）；25%；
③若温度不变，起始时各物质的浓度分别为：c[CH₃OH（g）]=4mol?L^-1，c[H₂O（g）]=xmol?L^-1，反应达到平衡后c[CO₂（g）]=1mol?L^-1，
              CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）
起始量（mol）   8         2x        0       0
变化量（mol）   2         2         2       6
平衡量（mol）    6        2x-2       2       6
温度不变，平衡常数不变，

( 12 2 )3 4 2

4 2 × 12 2

=

( 6 2 )3 2 2

6 2 × 2x-2 2

则x=1.25
故答案为：1.25；
（3）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：（6+7.2）=1.5a：7.2求得x=2.75a，所以B的体积为2.75a-a=1.75aL；
故答案为：1.75a．

点评：本题考查了化学平衡影响因素分析，化学平衡常数、反应速率，转化率的计算应用，平衡常数分析与计算是解题关键，题目难度中等．