Question

（2012?閔行區(qū)二模）研究和開發(fā)CO₂和CO的創(chuàng)新利用是環(huán)境保護和資源利用的雙贏課題．CO可用于合成甲醇．在壓強為0.1MPa條件下，在體積為b L的密閉容器中充入a mol CO和2a mol H₂，在催化劑作用下合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），平衡時CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖：
（1）壓強P₁、P₂的大小關(guān)系為P_l

小于

P₂（填“大于”、“小于”或“等于”），A、B兩點分別對應(yīng)的平衡常數(shù)K₁、K₂的大小關(guān)系為K₁

大于

 K₂（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）在溫度為100℃、壓強為P_l（MPa）條件下（恒溫恒壓），如果上述反應(yīng)達平衡后，對此反應(yīng)的說法一定正確的是

bc

（選填答案編號）．
a．2υ（CO）=υ（CH₃OH）
b．n（CO）：n（H₂）=1：2
c．c（CO）：c（H₂）：c（C H₃OH）=l：2：1
d．平衡時混合氣體的密度等于反應(yīng)起始時的混合氣體的密度
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），達到平衡時CO轉(zhuǎn)化率

增大

．（填“增大”、“不變”或“減小”，下同），平衡常數(shù)

不變

．
（4）在某溫度下，向一容積不變的密閉容器中充入2.5mol CO（g）、7.5mol H₂（g），反應(yīng)生成CH₃OH（g），達到平衡時，CO轉(zhuǎn)化率為90%，此時容器內(nèi)壓強為開始時壓強的

0.55

倍．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)定一議二原則，定溫度同，再比較壓強，即作垂直x軸的輔助線，比較平衡時CO的轉(zhuǎn)化率，由此判斷；
由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，據(jù)此判斷平衡常數(shù)大��；
（2）a．利用速率之比不等于化學計量數(shù)之比判斷；
b．CO、H₂的起始物質(zhì)的量之比為1：2，等于化學計量數(shù)之比，平衡時n（CO）：n（H₂）=1：2；
c．計算平衡時據(jù)此反應(yīng)的CO，進而計算生成的甲醇的物質(zhì)的量、剩余CO的物質(zhì)的量，據(jù)此計算c（CO）：c（C H₃OH），由b中分析可知，平衡時c（CO）：c（H₂）=1：2，據(jù)此解答；
d．反應(yīng)混合氣體的總質(zhì)量不變，總的物質(zhì)的量減小，平均摩爾質(zhì)量增大，恒溫恒壓下，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，據(jù)此判斷；
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強，平衡向正反應(yīng)移動；
化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（4）計算參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量，利用差量法計算平衡時反應(yīng)混合物的物質(zhì)的量變化量，進而計算平衡時總的物質(zhì)的量，利用恒溫恒容下，壓強之比等于物質(zhì)的量之比解答．

解答：解：（1）溫度相同時，作垂直x軸的輔助線，發(fā)現(xiàn)壓強為P₂的CO的轉(zhuǎn)化率高，該反應(yīng)正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，壓強增大平衡向體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)應(yīng)移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以P₁＜P₂，
由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，平衡常數(shù)減小，故K₁＞K₂，
故答案為：小于；大于；
（2）a．速率之比不等于化學計量數(shù)之比，故a錯誤；
b．CO、H₂的起始物質(zhì)的量之比為1：2，等于化學計量數(shù)之比，平衡時n（CO）：n（H₂）=1：2，故b正確；
c．由圖可知溫度為100℃、壓強為P_l（MPa）條件下（恒溫恒壓），反應(yīng)達平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，故參加反應(yīng)CO的物質(zhì)的量為0.5amol，由方程式可知，生成甲醇為0.5amol，故平衡時c（CO）：c（C H₃OH）=0.5a：0.5a=1：1，CO、H₂的起始物質(zhì)的量之比為1：2，等于化學計量數(shù)之比，平衡時c（CO）：c（H₂）=1：2，故平衡時c（CO）：c（H₂）：c（C H₃OH）=l：2：1，故c正確；
d．反應(yīng)混合氣體的總質(zhì)量不變，總的物質(zhì)的量減小，平均摩爾質(zhì)量增大，恒溫恒壓下，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，故密度增大，故d錯誤；
故答案為：bc；
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強，平衡向正反應(yīng)移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關(guān)，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，恒溫恒容下壓強之比等于物質(zhì)的量之比，故平衡時容器內(nèi)壓強為開始時壓強的

5.5mol

2.5mol+7.5mol

=0.55倍，
故答案為：0.55．

點評：本題考查平衡常數(shù)、化學平衡計算、化學平衡的影響因素及讀圖能力等，綜合性較大，難度中等，應(yīng)加強平時知識的積累，注意利用定一議二原則分析圖象．