Question

13．在①、②、③容積不等的恒容密閉容器中，均充入0．lmol CO和0.2mol H₂，在催化劑的作用下發(fā)生反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．測得三個容器中平衡混合物中CH₃OH的體積分數(shù)隨溫度的變化如圖所示：下列說法正確的是（　　）

• A． 該反應的正反應為放熱反應
• B． 三個容器容積：①＞②＞③
• C． 在P點，CO轉化率為75%
• D． 在P點，向容器②中再充入CO、H₂ 及 CH₃OH 各 0.025mol，此時 v（CO）正＜v （CO）逆

Answer 1

分析 A．同一容器中，升高溫度，甲醇的體積分數(shù)減小，說明升高溫度平衡逆向移動；
B．相同溫度下，增大壓強（縮小容器容積）平衡正向移動，則甲醇的體積分數(shù)增大；
C．P點，容器中甲醇的體積分數(shù)是50%，同一容器中氣體的體積分數(shù)等于其物質的量分數(shù)，
設此時CO的轉化率為x，
該反應中CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol）0.1         0.2             0
反應（mol）0.1x       0.2x           0.1x2
平衡（mol）0.1（1-x）  0.2（1-x）     0.1x
甲醇的體積分數(shù)=$\frac{0.1x}{0.1（1-x）+0.2（1-x）+0.1x}$×100%=50%
x=0.75
D．設容器體積為VL，P點化學平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{0.1×0.75}{V}}{\frac{0.1×0.25}{V}×（\frac{0.2×0.25}{V}）^{2}}$=1200V²，
向容器②中再充入CO、H₂ 及 CH₃OH 各 0.025mol，此時濃度商=$\frac{\frac{0.1×0.75+0.025}{V}}{\frac{0.1×0.25+0.025}{V}×（\frac{0.2×0.25+0.025}{V}）^{2}}$

=355.5V²＜K．

解答 解：A．同一容器中，升高溫度，甲醇的體積分數(shù)減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應是放熱反應，故A正確；
B．相同溫度下，增大壓強（縮小容器容積）平衡正向移動，則甲醇的體積分數(shù)增大，根據圖知，甲醇的體積分數(shù)大小順序是：①＞②＞③，說明壓強大小順序是：①＞②＞③，則容器體積為：①＜②＜③，故B錯誤；
C．P點，容器中甲醇的體積分數(shù)是50%，同一容器中氣體的體積分數(shù)等于其物質的量分數(shù)，
設此時CO的轉化率為x，
該反應中CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol）0.1         0.2             0
反應（mol）0.1x       0.2x           0.1x2
平衡（mol）0.1（1-x）  0.2（1-x）     0.1x
甲醇的體積分數(shù)=$\frac{0.1x}{0.1（1-x）+0.2（1-x）+0.1x}$×100%=50%
x=0.75，則CO的轉化率為75%，故C正確；
D．設容器體積為VL，P點化學平衡常數(shù)K=$\frac{\frac{0.1×0.75}{V}}{\frac{0.1×0.25}{V}×（\frac{0.2×0.25}{V}）^{2}}$=1200V²，向容器②中再充入CO、H₂ 及 CH₃OH 各 0.025mol，此時濃度商=$\frac{\frac{0.1×0.75+0.025}{V}}{\frac{0.1×0.25+0.025}{V}×（\frac{0.2×0.25+0.025}{V}）^{2}}$=355.5V²＜K，說明平衡正向移動，則此時 v（CO）正＞v （CO）逆，故D錯誤；
故選AC．

點評 本題考查化學平衡計算及圖象分析，為高頻考點，側重考查學生分析判斷、計算能力，明確溫度、壓強對化學平衡影響是解本題關鍵，注意D中反應方向判斷方法，知道化學平衡常數(shù)計算方法，題目難度中等．