Question

【題目】甲醇可以與水蒸氣反應生成氫氣，反應方程式如下：CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）△H＞0
（1）一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1mol CH3OH（g）和3mol H2O（g），20s后，測得混合氣體的壓強是反應前的1.2倍，則用甲醇表示該反應的速率為 ．
（2）判斷（1）中可逆反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填序號） ． ①v正（CH3OH）=v正（CO2）
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發(fā)生變化
（3）圖中P是可自由平行滑動的活塞，關閉K，在相同溫度時，向A容器中充入1mol CH3OH（g）和2mol H2O（g），向B容器中充入1.2mol CH3OH（g）和2.4mol H2O（g），兩容器分別發(fā)生上述反應．已知起始時容器A和B的體積均為a L．試回答：
①反應達到平衡時容器B的體積為1.5a L，容器B中CH3OH的轉(zhuǎn)化率為；A、B兩容器中H2O（g）的體積百分含量的大小關系為：BA（填“＞”“＜”或“=”）．
②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為L（連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響）．

Answer 1

【答案】
（1）0.01mol/L?s
（2）③④
（3）75%；＜；1.75a
【解析】解：（1）一定條件下，向體積2L的密閉容器中充入1molCH3OH（g）和3molH2O（g），設甲醇反應物質(zhì)的量為x

	CH3OH（g）+	H2O（g）		CO2（g）+	3H2（g）
起始量（mol）	1	3		0	0
變化量（mol）	x	x		x	3x
某時刻量（mol）	1﹣x	3﹣x		x	3x

20s后，測得混合氣體的壓強是反應前的1.2倍，4+2x=4×1.2，解得x=0.4mol，
v（CH3OH）= =0.01mol/Ls；所以答案是：0.01mol/Ls；（2）CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g），該反應的正反應為氣體體積增大的吸熱反應；
①v正（CH3OH）=v正（CO2），是正反應速率相同，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤； ②反應前后氣體質(zhì)量不變，體積不變，混合氣體的密度始終不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；③反應前后氣體物質(zhì)的量變化，氣體質(zhì)量不變，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故C正確④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發(fā)生變化是平衡標志，故D正確；
所以答案是：③④；（3）①B容器的體積變?yōu)樵瓉淼?.5倍，增加的氣體的物質(zhì)的量為3.6 mol×0.5=1.8 mol，依據(jù)化學方程式可知增加2mol，反應甲醇1mol，則反應的甲醇的物質(zhì)的量為0.9 mol，CH3OH的轉(zhuǎn)化率= ×100%=75%．A是恒容反應容器，B是恒壓反應容器，B容器充入1.2molCH3OH（g） 和2.4molH2O（g）與B容器充入1molCH2OH（g）和2molH2O（g），是等效平衡．反應方程式中生成物氣體增多，反應時A容器壓強比B容器大，所以A中平衡時相當于B平衡后的加壓，加壓平衡向逆反應方向移動，A容器中H2O百分含量增多，填B“＜A”；所以答案是：75%；＜；②打開K時，AB組成一個等溫等壓容器，相應的起始投入總物質(zhì)的量與平衡的總體積成正比，設打開K重新達到平衡后總的體積為x，則x：（3+3.6）=1.5a：3.6，解得x=2.75a，所以B的體積為2.75a﹣a=1.75a，
所以答案是：1.75a．
【考點精析】根據(jù)題目的已知條件，利用反應速率的定量表示方法和化學平衡狀態(tài)的判斷的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握反應速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．