Question

【題目】工業(yè)上常用CO和H2合成甲醇，反應(yīng)方程式為：

CO (g) +2H2 (g) CH3OH (g) △H，在T1℃時，體積為2L的恒容容器中充入物質(zhì)的量之和為3mol的H2和CO，達(dá)到平衡時CH3OH的體積分?jǐn)?shù)(V%)與n(H2)：n(CO)的關(guān)系如圖1所示。

(1)當(dāng)起始n (H2)：n(CO) =2，經(jīng)過5min達(dá)到平衡，此時容器的壓強(qiáng)是初始壓強(qiáng)的0.7倍，則0～5min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=____。若此時再向容器中加入0.15 mol CO (g)和0.05 mol CH3OH (g)，達(dá)新平衡時H2的轉(zhuǎn)化率將_______（選填“增大”、“減小”或“不變”）。

(2)當(dāng)起始n (H2)：n(CO) =3.5時，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)可能是圖象中的_____點(diǎn)（選填“D”、“E”或“F”）。

(3)由圖2可知該反應(yīng)的△H_____0（選填“>”、“<”或“=”，下同），壓強(qiáng)pl____p2；當(dāng)壓強(qiáng)為p2時，在y點(diǎn)：v（正）____v（逆）。

Answer 1

【答案】 0.09molL-1min-1 增大 F ＞ ＞ ＞

【解析】試題分析：本題考查化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率的計算，化學(xué)平衡圖像的分析。

（1）H2和CO物質(zhì)的量之和為3mol，當(dāng)起始n (H2)：n(CO) =2，起始加入2molH2和1molCO，設(shè)CO從起始到平衡轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量為x，用三段式

CO (g) +2H2 (g) CH3OH (g)

n（起始）（mol） 1 2 0

n（起始）（mol） x 2x x

n（起始）（mol） 1-x 2-2x x

平衡時容器的壓強(qiáng)是初始壓強(qiáng)的0.7倍，1-x+2-2x+x=0.73，解得x=0.45mol，平衡時CO、H2、CH3OH（g）的物質(zhì)的量依次為0.55mol、1.1mol、0.45mol，則0～5min內(nèi)平均反應(yīng)速率υ(H2)=0.9mol2L5min=0.09molL-1min-1。該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為（0.45mol2L）/[（0.55mol2L）（1.1mol2L）2]=2.70；此時再向容器中加入0.15 mol CO (g)和0.05 mol CH3OH (g)，瞬時濃度商Q=（0.5mol2L）/[（0.7mol2L）（1.1mol2L）2]=2.362.70，反應(yīng)正向進(jìn)行，達(dá)新平衡時H2的轉(zhuǎn)化率將增大。

（2）根據(jù)規(guī)律，當(dāng)起始n (H2)：n(CO)=2:1即等于化學(xué)計量數(shù)之比，達(dá)到平衡時CH3OH（g）的體積分?jǐn)?shù)最大。當(dāng)起始n (H2)：n(CO) =3.5時，達(dá)到平衡狀態(tài)后，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)小于最大值，可能是圖象中的F點(diǎn)。

（3）由圖像知升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率增大，升高溫度平衡正向移動，所以ΔH0。由圖像知在相同溫度下，p1時CO的轉(zhuǎn)化率大于p2時CO的轉(zhuǎn)化率，該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大CO的轉(zhuǎn)化率越大，則p1p2。當(dāng)壓強(qiáng)為p2時，y點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率小于平衡x點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率，在y點(diǎn)反應(yīng)正向進(jìn)行，在y點(diǎn)：υ正）υ（逆）。