Question

【題目】在恒壓密閉容器中，充入一定量的H2和CO2 發(fā)生如下可逆反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）ΔH ＜0，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)物在不同溫度下，反應(yīng)體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖所示。

（1）該反應(yīng)的ΔS______0（填＞或＜），該反應(yīng)在_______（填“低溫”或“高溫”）條件下利于自發(fā)進(jìn)行；

（2）比較T1與T2的大小關(guān)系：T1__T2（填“＜”、“＝”或“＞”），理由是_______。

（3）在T1和P6的條件下，往密閉容器中充入3 mol H2和1 mol CO2，該反應(yīng)在第5 min時(shí)達(dá)到平衡，此時(shí)容器的體積為1.8 L；則該反應(yīng)在此溫度下的平衡常數(shù)為____；若溫度不變，壓強(qiáng)恒定在P8的條件下重新達(dá)到平衡時(shí)，容器的體積變?yōu)?/span>_____L。

Answer 1

【答案】<低溫＜反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng)，溫度降低，反應(yīng)正向移動(dòng)，所以T1＜T24/27或0.1488/15或0.533

【解析】

（1）根據(jù)方程式可知正反應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng)，因此該反應(yīng)的ΔS＜0；由于ΔG＝ΔH－TΔS＜0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，所以該反應(yīng)在低溫下自發(fā)進(jìn)行；

（2）反應(yīng)放熱反應(yīng)，溫度降低，反應(yīng)正向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率升高，所以T1＜T2；

（3）在T1和P6的條件下平衡時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率是40%，則根據(jù)方程式可知

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

初始量：1mol 3mol 0 0

變化量：0.4mol 1.2mol 0.4mol 0.4mol

平衡量：0.6mol 1.8mol 0.4mol 0.4mol

達(dá)到平衡時(shí)容器的體積為1.8 L，所以CO2、H2、CH3OH、H2O（g）的濃度分別是（mol·L－1）1/3、1、2/9、2/9，所以平衡常數(shù)K＝；若溫度不變，壓強(qiáng)恒定在P8的條件下重新達(dá)到平衡時(shí)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率是60%。則

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

初始量：1mol 3mol 0 0

變化量：0.6mol 1.8mol 0.6mol 0.6mol

平衡量：0.4mol 1.2mol 0.6mol 0.6mol

溫度不變，K不變，則

解得V＝8/15 L。