Question

一定條件下，甲醇與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0
（1）在一定溫度下，該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=

 

．若溫度升高，K的值將

 

（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（2）在一定溫度下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入8mol CH₃OH（g）和16molH₂O（g）發(fā)生上述反應(yīng)，則：
①不能用來判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．（填字母）
a．H₂（g）的生成速率是CH₃OH （g）消耗速率的3倍
b．混合氣體的壓強(qiáng)保持不變
c．CH₃OH（g）、H₂O（g）、CO₂（g）、H₂（g）的濃度均保持不變
②如反應(yīng)進(jìn)行20s后達(dá)到平衡狀態(tài)，測得混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的

4

3

倍，則前20s內(nèi)用甲醇表示的反應(yīng)速率為

 

，此時H₂O的轉(zhuǎn)化率為

 

．
③若溫度不變，起始時各物質(zhì)的濃度分別為：c[CH₃OH（g）]=4mol?L^-1，c[H₂O（g）]=xmol?L^-1，反應(yīng)達(dá)到平衡后c[CO₂（g）]=1mol?L^-1，則x=

 

．
（3）在如圖申P(guān)是可自由平行滑動的活塞，關(guān)閉K，在一定溫度下，向A容器中充入2mol CH₃OH（g）和4molH₂O（g）向B容器中充入2.4mol CH₃OH（g）和4.8mol H₂O（g），兩容器分別發(fā)生上述反應(yīng)．
已知，起始時A、B的體積均為aL，飯應(yīng)達(dá)到平衡時B的體積為1.5aL．若在相同溫度下，打開K，一段時閱后反應(yīng)又重新達(dá)到平衡，則此時B的體積為

 

L（注意，連通管中氣體忽略不計）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計算,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，依據(jù)平衡常數(shù)書寫表達(dá)式；升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
（2）①依據(jù)化學(xué)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分濃度保持不變分析判斷選項(xiàng)；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，結(jié)合反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率概念計算得到；
③依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，起始量=消耗量+平衡量計算，結(jié)合平衡常數(shù)不變列式計算得到；
（3）打開K，AB組成的是恒溫恒壓容器，依據(jù)壓強(qiáng)變化和物質(zhì)的量變化成正比計算得到．

解答： 解：（1）CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0，平衡常數(shù)=

c(CO2)c3(H2)

c(CH3OH)c(H2O)

，
反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，
故答案為：

c(CO2)c3(H2)

c(CH3OH)c(H2O)

；變大；
（2）在一定溫度下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入8mol CH₃OH（g）和16molH₂O（g）發(fā)生上述反應(yīng)，CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H＞0
反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)；
①a．H₂（g）的生成速率是CH₃OH （g）消耗速率的3倍，反應(yīng)正向進(jìn)行，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a符合；
b．混合氣體的壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b不符合；
c．CH₃OH（g）、H₂O（g）、CO₂（g）、H₂（g）的濃度均保持不變是平衡標(biāo)志，故c不符合；
故答案為：a；
②如反應(yīng)進(jìn)行20s后達(dá)到平衡狀態(tài)，測得混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的

4

3

倍，壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，消耗甲醇物質(zhì)的量為x；
              CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）
起始量（mol）   8         16        0       0
變化量（mol）   x          x         x       3x
平衡量（mol）   8-x        16-x       x       3x
 8-x+16-x+x+3x=

4

3

（8+16）
x=4
則前20s內(nèi)用甲醇表示的反應(yīng)速率=

4mol 2L

20s

=0.1mol/（L?s）；
水的轉(zhuǎn)化率=

4mol

16mol

×100%=25%
故答案為：0.1mol/（L?s）；25%；
③若溫度不變，起始時各物質(zhì)的濃度分別為：c[CH₃OH（g）]=4mol?L^-1，c[H₂O（g）]=xmol?L^-1，反應(yīng)達(dá)到平衡后c[CO₂（g）]=1mol?L^-1，
              CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）
起始量（mol）   8         2x        0       0
變化量（mol）   2         2         2       6
平衡量（mol）    6        2x-2       2       6
溫度不變，平衡常數(shù)不變，

( 12 2 )3 4 2

4 2 × 12 2

=

( 6 2 )3 2 2

6 2 × 2x-2 2

則x=1.25
故答案為：1.25；
（3）打開K時，AB組成一個等溫等壓容器，相應(yīng)的起始投入總物質(zhì)的量與平衡的總體積成正比，設(shè)打開K重新達(dá)到平衡后總的體積為x，則x：（6+7.2）=1.5a：7.2求得x=2.75a，所以B的體積為2.75a-a=1.75aL；
故答案為：1.75a．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析，化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率，轉(zhuǎn)化率的計算應(yīng)用，平衡常數(shù)分析與計算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．