Question

【题目】在压强为0.1MPa条件下，容积为V L的密闭容器中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），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示，则：

（1）①p1________p2（填“＞”、“＜”或“=”）。

②在其他条件不变的情况下，向容器中再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的平衡转化率________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③在p1下，100℃时，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反应的平衡常数为______（用含a、V的代数式表示）。

（2）上图表示CO2与H2反应生成CH3OH和H2O的过程中能量（单位为kJmol﹣1）的变化，该反应的△H_________0，△S_______0。

（3）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2， 一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），测得CO2（g）和CH3OH（g）的浓度随时间变化的曲线如图所示：

①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v（CO2）=_________________________。

②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________（填编号）。

A．升高温度

B．将CH3OH（g）及时液化移出

C．选择高效催化剂

D．再充入1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）

Answer 1

【答案】＜ 增大 ＜ ＜ B

【解析】

(1)①采用“定一议二”法，固定同一温度，探究压强对CO转化率的影响即可分析得到结果；②温度容积不变，同等比例的增大反应物，相当于加压；据此作答；③用字母表示出物质的量浓度，代入平衡常数表达式即可计算出结果；

(2)生成物的总能量小于反应物的总能量则H＜0，气体的物质的量减小的反应则熵变S＜0，据此分析；

(3)①据图得到浓度变化量代入速率公式即可；

②根据勒夏特列原理，平衡总是向着减弱这种改变的方向移动，据此分析；

(1)①相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大，根据图像可知，P1＜P2，故答案为：＜；

②温度容积不变，向该容器内再增加amolCO与2amol H2，等效为开始加入2amol CO与4a molH2，同等比例的增大反应物，相当于加压，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，则CO的转化率增大；

故答案为：增大；

③该温度下，平衡时n(CO)=amol×(1-0.5)=0.5amol， n(CH3OH)= n(CO)(参加反应)=amol×0.5=0.5amol，n(H2)=2amol-2×amol×0.5=amol， 、、，化学平衡常数 ；

故答案为： ；

(2)由图可知，生成物的总能量小于反应物的总能量，因此，该反应的H＜0；该反应为气体的物质的量减小的反应，因此其熵变S＜0；

故答案为：＜；＜；

(3) ① ，

故答案为：；

②A.反应是放热反应，升温平衡逆向进行；故A错误；

B.将CH3OH(g)及时液化抽出，减少生成物的量，平衡正向进行，故B正确；

C.选择高效催化剂只能改变化学反应速率，不改变化学平衡，故C错误；

D.再充入1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g)，增大了生成物浓度，平衡逆向移动；

故答案为：B；