Question

16．已知反應CO+H₂=CH₃OH，在其他條件相同時，在兩個不同容積的容器中分別充入1mol H₂和 2mol CO 如圖所示．
（1）下列措施中能使平衡時c（CO）•c（H₂）/c（CH₃OH）增大的是A．（填序號）
A．升高溫度 B．增大壓強 C．CO和H₂用量均加倍 D．降低溫度
（2）V₁＜V₂（填“＞”或“＜”）．
（3）800℃時，容積為V₂的容器中，甲醇的體積分數(shù)是36%．
（4）下列說法正確的是d．（選填編號）
a．溫度越低，越有利于CO催化加氫
b．恒壓下充入氦氣，則平衡正向移動
c．從平衡體系中分離出CH₃OH能加快正反應速率
d．該體系中H₂與CH₃OH的物質的量相等，且保持不變，則反應達到平衡狀態(tài)．
（5）若V₂=1L，600℃達到平衡時，再向容器中充入CO、H₂、CH₃OH各0.5mol，則v_正＞v_逆．（填“＞”或“＜”，需列式分析）

Answer 1

分析 （1）反應的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）（{H}_{2}）}$，溫度不變，平衡常數(shù)不變，逆反應平衡常數(shù)為正反應平衡常數(shù)的倒數(shù)，則$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$為逆反應的平衡常數(shù)，據(jù)此分析選項；
（2）相同溫度下壓強越大平衡正向進行，一氧化碳轉化率增大，則P₁＞P₂；
（3）800℃時，容積為V₂的容器中，CO轉化率為40%，結合三行計算列式，體積分數(shù)等于其物質的量的分數(shù)；
（4）a．催化劑的活性受溫度影響；
b．恒壓下充入氦氣，總壓增大分壓不變，平衡不變；
c．生成物濃度減小反應反應速率減小；
d．物質的物質的量不變說明反應達到平衡狀態(tài)；
（5）若V₂=1L，600℃達到平衡時CO轉化率為80%，結合化學三行計算列式計算平衡濃度，計算此時平衡常數(shù)，用題干所給濃度計算濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向．

解答 解：（1）圖象分析可知隨溫度升高，一氧化碳轉化率減小，說明平衡逆向進行，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，相同溫度下壓強越大平衡正向進行，一氧化碳轉化率增大，則P₁＞P₂，反應的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）（{H}_{2}）}$，溫度不變，平衡常數(shù)不變，逆反應平衡常數(shù)為正反應平衡常數(shù)的倒數(shù)，則$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$為逆反應的平衡常數(shù)，改變溫度和濃度不影響比值變化，升溫平衡逆向進行，則$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$比值增大，降低溫度平衡正向進行$\frac{c（CO）c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減小，
故答案為：A；
（2）相同溫度下壓強越大平衡正向進行，一氧化碳轉化率增大，則P₁＞P₂，體積越小壓強越大，則V₁＜V₂，
故答案為：＜；
（3）CO+H₂ =CH₃OH，
起始量（mol）             2    1      0
變化量（mol）         2×40%   0.8   0.8  
一氧化碳轉化率40%（mol）1.2    0.2   0.8
甲醇的體積分數(shù)=$\frac{0.8}{1.2+0.2+0.8}$×100%=36%，
故答案為：36%；
（4）a．催化劑的活性受溫度影響，溫度越低，催化劑活性越差，不利于CO催化加氫，故a錯誤；
b．恒壓下充入氦氣，總壓增大分壓不變，平衡不變，故b錯誤；
c．生成物濃度減小反應反應速率減小，從平衡體系中分離出CH₃OH能減慢正反應速率，故c錯誤；
d．該體系中H₂與CH₃OH的物質的量相等，且保持不變，物質的物質的量不變說明物質濃度不變，反應達到平衡狀態(tài)，故d正確，
故答案為：d；
（5）若V₂=1L，600℃達到平衡時CO轉化率為80%，結合化學三行計算列式計算平衡濃度，
                          CO+H₂ =CH₃OH，
起始量（mol）             2    1      0
變化量（mol）         2×80%   1.6   1.6
平衡量（mol）          0.4     0.4     1.6
體積為1L，用物質的量代替平衡濃度計算此時平衡常數(shù)K=$\frac{1.6}{0.4×0.4}$=10，
600℃達到平衡時，再向容器中充入CO、H₂、CH₃OH各0.5mol，用題干所給濃度計算濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向，Qc=$\frac{1.6+0.5}{（0.4+0.5）×（0.4+0.5）}$=2.6＜K=10，反應正向進行，v_正＞v_逆，
故答案為：＞．

點評 本題考查了化學反應速率、化學平衡影響因素和有關計算，主要是圖象分析判斷、化學平衡原理和概念的實質理解應用，題目難度中等．