Question

14．（1）在一定條件下，容積為 10L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10min時(shí)有0.1mol CO生成，則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ（H₂）0.003mol/（L．min）．
（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(shí)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(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$（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 2a mol H₂，達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．平衡常數(shù)不變（填“增大”、“減小”或“不變”）
④在某溫度下，向一個(gè)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(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開始時(shí)的0.6倍．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
（2）①由圖象可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②A點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，則轉(zhuǎn)化的CO為0.5a mol，則：
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：a     2a        0
變化量（mol）：0.5a   a        0.5a
平衡量（mol）：0.5a   a       0.5a
再根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$計(jì)算；
③在溫度容積不變的情況下，向該密閉容器再增加 2a mol H₂，平衡正向移動(dòng)，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；
④根據(jù)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%，計(jì)算參加反應(yīng)CO的物質(zhì)的量，利用差量法計(jì)算氣體物質(zhì)的量減小，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量，恒溫恒容下，壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）v（CO）=$\frac{\frac{0.1mol}{10L}}{10min}$=0.001mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂）=3v（CO）=0.003mol/（L．min），
故答案為：0.003mol/（L．min）；
（2）①由圖象可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度升高CO的轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)的△H＜0，
故答案為：＜；
②A點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，則轉(zhuǎn)化的CO為0.5a mol，則：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）：a      2a        0
變化量（mol）：0.5a    a        0.5a
平衡量（mol）：0.5a    a        0.5a
平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.5a}{V}}{\frac{0.5a}{V}×（\frac{a}{V}）^{2}}$=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$，
故答案為：$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$；
③在溫度容積不變的情況下，向該密閉容器再增加 2a mol H₂，平衡正向移動(dòng)，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平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為80%，參加反應(yīng)CO的物質(zhì)的量為2.5mol×80%=2mol，
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）物質(zhì)的量減小
1                            2
2mol                         4mol
故平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為2.5mol+7.5mol-4mol=6mol，恒溫恒容下，壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，故此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開始時(shí)的$\frac{6mol}{2.5mol+7.5mol}$=0.6倍，
故答案為：0.6．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率計(jì)算等，較好的考查學(xué)生分析能力、知識(shí)運(yùn)用與獲取信息的能力，題目難度中等．