Question

16．700℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H₂，发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反应过程中测定的部分数据见表：下列说法正确的是（　　）

反应时间/min	n（CO）/mol	n（H2）/mol
0	0.60	1.20
20	0.20
30		0.40

• A． 反应在20 min内的平均速率为v（H₂）=0.04 mol•L^-1•min^-1
• B． 保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（CH₃OH）=0.15 mol•L^-1，则反应的△H＜0
• C． 保持其他条件不变，再向平衡体系中同时通入0.20 mol CO、0.20 mol H₂、0.20 mol CH₃OH，达到新平衡前v（正）＞v（逆）
• D． 相同温度下，若起始时向容器中充入1.0 mol CH₃OH，达到平衡时CH₃OH转化率大于$\frac{1}{3}$

Answer 1

分析 由反应可知，30min时转化的氢气为0.8mol，则转化的CO为0.4mol，则剩余的CO为0.6mol-0.4mol=0.2mol，可知20min时达到平衡，则
      CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始  0.6       1.2               0
转化  0.4       0.8              0.4
平衡 0.2       0.4              0.4
A．结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
B．平衡时c（CH₃OH）=0.2mol/L，升高温度，平衡时c（CH₃OH）=0.15 mol•L^-1，可知升高温度平衡逆向移动；
C．K=$\frac{0.2}{0.1×（0.2）^{2}}$=50，再向平衡体系中同时通入0.20 mol CO、0.20 mol H₂、0.20 mol CH₃OH，Qc=$\frac{0.3}{0.2×（0.3）^{2}}$=16.67＜K，平衡正向移动；
D．若起始时向容器中充入1.0 mol CH₃OH，设转化的甲醇为x，K=$\frac{1}{50}$=0.02，
        CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）
开始    1.0               0               0
转化     x                   x             2x
平衡   1-x                 x              2x
$\frac{x×（2x）^{2}}{1-x}$=0.02，如x=$\frac{1}{3}$时，$\frac{x×（2x）^{2}}{1-x}$＞0.02，则x＜$\frac{1}{3}$时满足题意．

解答 解：由反应可知，30min时转化的氢气为0.8mol，则转化的CO为0.4mol，则剩余的CO为0.6mol-0.4mol=0.2mol，可知20min时达到平衡，则
      CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始  0.6       1.2               0
转化  0.4       0.8              0.4
平衡 0.2       0.4              0.4
A．反应在20 min内的平均速率为v（H₂）=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{20min}$=0.02mol•L^-1•min^-1，故A错误；
B．平衡时c（CH₃OH）=0.2mol/L，升高温度，平衡时c（CH₃OH）=0.15 mol•L^-1，可知升高温度平衡逆向移动，则反应的△H＜0，故B正确；
C．K=$\frac{0.2}{0.1×（0.2）^{2}}$=50，再向平衡体系中同时通入0.20 mol CO、0.20 mol H₂、0.20 mol CH₃OH，Qc=$\frac{0.3}{0.2×（0.3）^{2}}$=16.67＜K，平衡正向移动，则达到新平衡前v（正）＞v（逆），故C正确；
D．若起始时向容器中充入1.0 mol CH₃OH，设转化的甲醇为x，K=$\frac{1}{50}$=0.02，
        CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）
开始    1.0               0               0
转化     x                   x             2x
平衡   1-x                 x              2x
$\frac{x×（2x）^{2}}{1-x}$=0.02，如x=$\frac{1}{3}$时，$\frac{x×（2x）^{2}}{1-x}$＞0.02，则x＜$\frac{1}{3}$时满足题意，则达到平衡时CH₃OH转化率小于$\frac{1}{3}$，故D错误；
故选BC．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握表格中的数据、平衡三段法、K及速率的计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意选项D为解答的难点，题目难度不大．