Question

（1）在一定條件下，容積為 100L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）；△H＞0
將1.0mol CH₄和2.0mol H₂O（g）通入該密閉容器 l0min時有0.1mol CO生成，則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ（H₂）

 

．
（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，容積為V L某密閉容器中a mol CO與 2a mol H₂在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g） 平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖．
①該反應(yīng)的△H

 

0 （填“＜”、“＞”或“=”）．
②100℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

（用含a、V的代數(shù)式表示）．
③在溫度容積不變的情況下，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，達(dá)到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．平衡常數(shù)

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）
④在某溫度下，向一個容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H₂反應(yīng)生成CH₃OH（g），達(dá)到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為90%，此時容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開始時的

 

倍．

Answer 1

考點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（CO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
（2）①由圖可知，壓強(qiáng)不變，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低，故溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動；
②平衡常數(shù)指生成物濃度的系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪之積的比值，平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)

c(CO)?c3(H2)

，根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率，利用三段式計(jì)算出平衡時各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)計(jì)算；
③溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴(kuò)大1倍，平衡后增大壓強(qiáng)，再壓縮恢復(fù)到原來體積，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
④計(jì)算參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量，利用差量法計(jì)算平衡時反應(yīng)混合物的物質(zhì)的量變化量，進(jìn)而計(jì)算平衡時總的物質(zhì)的量，利用恒溫恒容下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比解答．

解答： 解：（1）l0min時有0.1mol CO生成，所以v（CO）=

0.1mol 100L

10min

=0.0001 mo1?L^-1?min^-1．速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（CO）=3×0.0001 mo1?L^-1?min^-1=0.0003 mo1?L^-1?min^-1，
故答案為：0.0003 mo1?L^-1?min^-1；
（2）①由圖可知，壓強(qiáng)不變，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低，故溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0．故答案為：＜；
 ②100℃，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，所以參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為0.5amol．
    對于反應(yīng)   CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
開始（mol）：a       2a          0      
變化（mol）：0.5a     a          0.5a
平衡（mol）：0.5a     a          0.5a
所以平衡時 CO的濃度為

0.5a

VL

=

a

2V

mol/L，H₂的濃度為

amol

VL

=

a

V

mol/L，CH₃OH的濃度為

a

2V

mol/L．
100℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)

c(CO)?c3(H2)

=

a 2V

a 2V ×( a V )3

=

V2

a2

，
故答案為：

V2

a2

；
③溫度容積不變，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H₂，等效為開始加入2a mol CO與 4a mol H₂，體積擴(kuò)大1倍，平衡后增大壓強(qiáng)，再壓縮恢復(fù)到原來體積，增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動．該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故向正反應(yīng)移動，CO轉(zhuǎn)化率增大．平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．
故答案為：增大；不變；
④參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為2.5mol×90%=2.25mol，則：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）  物質(zhì)的量減少△n
1                               2
2.25mol                         4.5mol
故平衡時總的物質(zhì)的量為2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol，恒溫恒容下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，故平衡時容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時壓強(qiáng)的

5.5mol

2.5mol+7.5mol

=0.55倍，
故答案為：0.55．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)、影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)方程式書寫，是對知識的綜合運(yùn)用，應(yīng)加強(qiáng)平時知識的積累，難度中等．