Question

17．一定温度下，在三个容积均为2.0L的恒容密闭容器中发生反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），各容器中起始物质的物质的量与反应温度见表，反应过程中容器Ⅰ、Ⅲ中CH₃OH的物质的量随时间变化关系如图所示：下列说法正确的是（　　）

容器	温度/℃	起始物质的量/mol
		CO（g）	H2（g）	CH3OH（g）
Ⅰ	T1	0.2	0.4	0
Ⅱ	T1	0	0	0.4
Ⅲ	T2	0.2	0.4	0

• A． 在前20 min内，容器Ⅰ中反应的平均速率为v（H₂）=0.012 mol•L^-1•min^-1
• B． 达到平衡后，容器Ⅰ中再充入0.20 mol CO和0.20 mol CH₃OH，此时v（正）＞v（逆）
• C． 达到平衡时，容器Ⅱ中的压强一定大于容器Ⅰ中的压强的两倍
• D． 将容器Ⅲ改为绝热容器，实验起始温度为T₂，达到平衡时，CO的转化率小于50%

Answer 1

分析 A．在前20 min内，容器Ⅰ中反应中甲醇物质的量0.12mol，反应的氢气物质的量为0.24mol，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$；
B．计算反应T₁时Ⅰ反应的平衡常数，计算浓度商和平衡常数比较判断平衡进行的方向；
C．容器ⅡCO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），相当于起始量CO物质的量0.4mol，H₂物质的量0.8mol，和容器Ⅰ相比起始量增大一倍，压强增大平衡正向进行；
D．容器Ⅲ达到平衡状态，甲醇物质的量为0.10mol，CO转化率=$\frac{0.10mol}{0.20mol}$×100%=50%，将容器Ⅲ改为绝热容器，实验起始温度为T₂，反应为放热反应，温度升高平衡逆向进行．

解答 解：A．在前20 min内，容器Ⅰ中反应中甲醇物质的量0.12mol，反应的氢气物质的量为0.24mol，反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.24mol}{2.0L}}{20min}$=0.006mol/（L•min），故A错误；
B．计算反应T₁时Ⅰ反应的平衡常数，
                             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），
起始量（mol/L）    0.1           0.2                     0
变化量（mol/L）  0.06          0.12                0.06
平衡量（mol/L）  0.04           0.08                 0.06
K=$\frac{0.06}{0.04×0.0{8}^{2}}$=234.375
容器Ⅰ中再充入0.20 mol CO和0.20 mol CH₃OH，CO浓度为（0.04+0.1）mol/L=0.14mol/L，CH₃OH浓度（0.06+0.1）mol/L=0.16mol/L，
计算浓度商和Qc=$\frac{0.16}{0.14×0.0{8}^{2}}$=178.6＜K，平衡进行的方向是正向进行，v（正）＞v（逆），故B正确；
C．容器Ⅱ中CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），相当于起始量CO物质的量0.4mol，H₂物质的量0.8mol，和容器Ⅰ相比起始量增大一倍，压强增大平衡正向进行，达到平衡时，容器Ⅱ中的压强一定小于容器Ⅰ中的压强的两倍，故C错误；
D．容器Ⅲ达到平衡状态，甲醇物质的量为0.10mol，CO转化率=$\frac{0.10mol}{0.20mol}$×100%=50%，将容器Ⅲ改为绝热容器，实验起始温度为T₂，反应为放热反应，温度升高平衡逆向进行，CO的转化率小于50%，故D正确；
故选BD．

点评 本题考查了好像平衡影响因素、化学反应速率和平衡常数的计算、注意平衡条件的分析判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．