Question

2．已知CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g），△H=-283kJ/mol；H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g），△H=-285.8kJ/mol；取CO和H₂組成的混合氣體0.5mol完全燃燒共放出142.34KJ的熱量．若將此0.5mol混合氣體充入密閉容器中置于900℃下發(fā)生 CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），在一定條件下達到平衡．平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.8倍，求：
（1）反應前混合氣體中CO和H₂的體積比；
（2）平衡混合氣體中CH₃OH和H₂的物質的量；
（3）達到平衡時CO的轉化率．

Answer 1

分析 （1）根據CO和H₂的總物質的量、完全燃燒放出的熱量列方程計算各自物質的量，相同條件下氣體的體積之比等于其物質的量之比；
（2）平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.8倍，則平衡時混合氣體總物質的量為0.5mol×0.8=0.4，利用差量法計算各組分物質的量變化量，結合三段式計算解答；
（3）轉化率$\frac{物質的量變化量}{起始物質的量}$×100%．

解答 解：（1）設CO和H₂的物質的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{283x+285.8y=142.34}\end{array}\right.$
解得x=0.2，y=0.3
則反應前混合氣體中CO和H₂的體積比為0.2mol：0.3mol=2：3，
答：反應前混合氣體中CO和H₂的體積比為2：3．
（2）平衡后容器內壓強是相同條件下反應前壓強的0.8倍，則平衡時混合氣體總物質的量為0.5mol×0.8=0.4，則：
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）  物質的量減小△n=2
起始量（mol）：0.2     0.3       0
變化量（mol）：0.05    0.1       0.05         0.5-0.4=0.1
平衡量（mol）：0.15    0.2       0.05
平衡混合氣體中CH₃OH物質的量為0.2mol，H₂的物質的量為0.05mol
答：平衡混合氣體中CH₃OH物質的量為0.2mol，H₂的物質的量為0.05mol．
（3）平衡時CO轉化率=$\frac{0.05mol}{0.2mol}$×100%=25%，
答：平衡時CO轉化率為25%．

點評 本題考查化學平衡計算、反應熱有關計算，難度不大，注意三段式在化學平衡計算中應用．