题目内容

14.改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0  中的所有物质都为气态.起始温度体积相同(T1℃、2L密闭容器).反应过程中部分数据见表:
反应时间CO2(mol)H2(mol)CH3OH(mol)H2O(mol)
反应I
恒温恒容
0min2600
10min4.5
20min1
30min1
反应Ⅱ
绝热恒容
0min0022
①达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡时CH3OH的浓度c(Ⅰ)<c(Ⅱ) (填“>”、“<”或“=”).
②对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=0.025mol/(L.min).若30min时只向容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡不移动(填“正向”、“逆向”或“不”).

分析 ①Ⅰ、Ⅱ转化到一边完全一样,则恒温恒容为等效,又I为恒温,Ⅱ为绝热容器,反应向逆反应进行,逆反应为吸热反应,平衡时温度比I中低,升高温度平衡向逆反应方向移动;
②根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(H2),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(CH3OH);
计算浓度商Qc,与平衡常数比较判断平衡是否移动

解答 解:①Ⅰ、Ⅱ转化到一边完全一样,则恒温恒容为等效,又I为恒温,Ⅱ为绝热容器,反应向逆反应进行,逆反应为吸热反应,平衡时温度比I中低,升高温度平衡向逆反应方向移动,故平衡时CH3OH的浓度c(Ⅰ)<c(Ⅱ)
故答案为:<;
②v(H2)=$\frac{\frac{6mol-4.5mol}{2L}}{10min}$=0.075mol/(L.min),速率之比等于化学计量数之比,v(CH3OH)=$\frac{1}{3}$v(H2)=0.025mol/(L.min);
20min时,转化的CO2为2mol-1mol=1mol,则生成的CH3OH为1mol,而30min时CH3OH为1mol,故20min时到达平衡,
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
开始(mol/L):2 6 0 0
转化(mol/L):1 3 1 1
平衡(mol/L):1 3 1 1
故平衡常数K=$\frac{c(CH{\;}_{3}OH)×c(H{\;}_{2}O)}{c(CO{\;}_{2})×c{\;}^{3}(H{\;}_{2})}$=$\frac{\frac{1}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{1}{2}×(\frac{3}{2}){\;}^{3}}$=$\frac{4}{27}$,
对反应Ⅰ,若30min时只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),此时浓度商Qc=$\frac{\frac{1}{2}×\frac{2}{2}}{\frac{2}{2}×(\frac{3}{2}){\;}^{3}}$=$\frac{4}{27}$=K,则平衡不移动,故答案为:0.025mol/(L.min);不.

点评 本题考查化学平衡有关计算、平衡影响因素、平衡常数等,难度中等,注意基础知识的积累.

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