Question

【題目】甲醇是重要的化工基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料，工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如下表所示:

化學(xué)反應(yīng)	平衡常數(shù)	溫度/℃
		500	800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)	K1	2.5	0.15
②H2(g) +CO2 (g) H2O(g)+CO(g)	K2	1.0	2.50
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)	K3

(1)在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，達(dá)到平衡后升高溫度，下列說法正確的是_______。

a.平衡正向移動(dòng) b.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大 c.CO2的轉(zhuǎn)化率增大

(2)K1、K2、K3的關(guān)系是:K3=_______。

(3)500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)在某時(shí)刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)H2O(g)的濃度(mol/L)分別為0.2、0.1、0.01、0.2，則此時(shí)V正____V逆(填“>”“=”“<”)。

(4)某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如圖所示，若開始加入2mol/LH2和1mol./LCO，則B點(diǎn)時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)為___________。

(5)相同溫度下，在甲、乙兩個(gè)容積相等的恒容密閉容器中，投入H2和CO2，發(fā)生反應(yīng)②，起始濃度如下表所示。其中甲經(jīng)2min達(dá)平衡，平衡時(shí)c(H2O)=0.05mol/L，甲中CO2的轉(zhuǎn)化率為_______，乙中CO2的轉(zhuǎn)化率____甲。(填“大 于”、“等 于”或“小于”)

起始濃度	甲	乙
c(H2)/mol/L	0.10	0.20
c(CO2 )/mol/L 0.10	0.20

Answer 1

【答案】 ac K1K2 = 25 50% 等于

【解析】 (1)在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，由表中數(shù)據(jù)可知，達(dá)到平衡后升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)變大，說明化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。a.平衡正向移動(dòng)，正確；b.因?yàn)闅怏w的總物質(zhì)的量和總質(zhì)量均不變，所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，b錯(cuò)誤；c.CO2的轉(zhuǎn)化率增大，正確。所以，說法正確的是ac。

(2)由表中信息可知，③=①+②，所以根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式可得，K1、K2、K3的關(guān)系是:K3= K1K2。

(3)500℃時(shí)，K3= K1K2=2.5。測(cè)得反應(yīng)在某時(shí)刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)H2O(g)的濃度(mol/L)分別為0.2、0.1、0.01、0.2，則Qc=2.5= K3，所以此時(shí)恰好處于平衡狀態(tài)，故V正=V逆。

(4)由圖可知，B點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.80。開始加入2mol/LH2和1mol./LCO，兩種反應(yīng)物的投料比為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故兩種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同。則B點(diǎn)時(shí)，c(H2)= 2mol/L=0.40 mol/L，c(CO)= 1mol/L=0.20 mol/L，CO的變化量與氫氣的變化量相同，所以c(CO)= 1mol/L=0.80 mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)為25。

(5)相同溫度下，在甲、乙兩個(gè)容積相等的恒容密閉容器中，投入H2和CO2，發(fā)生反應(yīng)②，起始濃度如下表所示。其中甲經(jīng)2min達(dá)平衡，平衡時(shí)c(H2O)=0.05mol/L，由此可以求出CO2的變化量為0.05mol/L，所以甲中CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，乙中的投料為甲中的2倍，故容器內(nèi)的壓強(qiáng)也是甲的2倍，但是因?yàn)樵摲磻?yīng)前后氣體的分子數(shù)不變，所以壓強(qiáng)不能使該化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率等于甲。