Question

10．已知反应：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），某温度下的平衡常数为400．在此温度下，向密闭容器中加入一定量CH₃OH，反应到5min时测得各组分的浓度如表所示：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol•L-1）	0.44	0.6	0.6

（1）该反应在低温下（此时水为液态）能自发进行，则该反应的△H＜0 （填“＞”、“＜”或“=”，下同）．
（2）比较此时正、逆反应速率的大小：v_正＞v_逆，理由是浓度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.36＜K=400，反应向正反应进行．
（3）前5min时，用CH₃OCH₃表示该反应的速率为0.12mol/（L．min）．
（4）再过一段时间后，反应达到平衡状态．能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是B（填字母）．
A．容器中压强不变                        B．混合气体中c（CH₃OH）不变
C．v_生成（CH₃OH）=2v_消耗（H₂O）               D．c（CH₃OCH₃）=c （H₂O）
（5）达到平衡状态时，CH₃OH的转化率97.6%（计算结果保留到小数点后1位）．

Answer 1

分析 （1）低温下（此时水为液态）能自发进行，而正反应为气体物质的量减小的反应，是熵减反应，△G=△H-T△S＜0反应自发进行；
（2）计算浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v_正、v_逆相对大小；
（3）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算用CH₃OCH₃表示该反应的速率；
（4）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的气体一些物理量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化，说明反应到达平衡；
（5）由表中数据可知，甲醇的起始浓度为（0.44+0.6×2）mol/L=1.64mol/L，设平衡时甲醇浓度变化量为xmol/L，则：
            2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）：1.64       0           0
变化量（mol/L）：x          0.5x        0.5x
平衡量（mol/L）：1.64-x     0.5x        0.5x
根据平衡常数列方程计算解答．

解答 解：（1）低温下（此时水为液态）能自发进行，而正反应为气体物质的量减小的反应，是熵减反应，△G=△H-T△S＜0反应自发进行，则△H＜0，故答案为：＜；
（2）浓度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.36＜K=400，反应向正反应进行，则v_正＞v_逆，
故答案为：＞；浓度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.36＜K=400，反应向正反应进行；
（3）前5min内，用CH₃OCH₃表示该反应的速率为$\frac{0.6mol/L}{5min}$=0.12mol/（L．min），
故答案为：0.12mol/（L．min）；
（4）A．反应前后气体的物质的量不变，恒温下容器中压强始终不变，故A错误；
B．混合气体中c（CH₃OH）不变，说明到达平衡，故B正确；
C．v_生成（CH₃OH）=2v_消耗（H₂O）均为逆反应速率，反应开始后始终为该比例关系，故C错误；
D．甲醚与水的按物质的量1：1生成，二者浓度始终相等，故D错误，
故选：B；
（5）由表中数据可知，甲醇的起始浓度为（0.44+0.6×2）mol/L=1.64mol/L，设平衡时甲醇浓度变化量为xmol/L，则：
             2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）：1.64         0          0
变化量（mol/L）：x            0.5x       0.5x
平衡量（mol/L）：1.64-x       0.5x       0.5x
所以$\frac{0.5x×0.5x}{（1.64-x）^{2}}$=400，解得x=1.6，甲醇的转化率为$\frac{1.6mol/L}{1.64mol/L}$×100%=97.6%，
故答案为：97.6%．

点评 本题考查化学平衡计算、反应速率计算、平衡状态判断、平衡常数应用等，注意掌握平衡常数的有关应用，难度中等．