Question

【題目】在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示，則：

（1）①p1________p2（填“＞”、“＜”或“=”）。

②在其他條件不變的情況下，向容器中再增加a mol CO與2a mol H2，達(dá)到新平衡時，CO的平衡轉(zhuǎn)化率________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

③在p1下，100℃時，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)為______（用含a、V的代數(shù)式表示）。

（2）上圖表示CO2與H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O的過程中能量（單位為kJmol﹣1）的變化，該反應(yīng)的△H_________0，△S_______0。

（3）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2， 一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），測得CO2（g）和CH3OH（g）的濃度隨時間變化的曲線如圖所示：

①從反應(yīng)開始到平衡，CO2的平均反應(yīng)速率v（CO2）=_________________________。

②下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動的是________（填編號）。

A．升高溫度

B．將CH3OH（g）及時液化移出

C．選擇高效催化劑

D．再充入1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）

Answer 1

【答案】＜ 增大 ＜ ＜ B

【解析】

(1)①采用“定一議二”法，固定同一溫度，探究壓強(qiáng)對CO轉(zhuǎn)化率的影響即可分析得到結(jié)果；②溫度容積不變，同等比例的增大反應(yīng)物，相當(dāng)于加壓；據(jù)此作答；③用字母表示出物質(zhì)的量濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式即可計(jì)算出結(jié)果；

(2)生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量則H＜0，氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)則熵變S＜0，據(jù)此分析；

(3)①據(jù)圖得到濃度變化量代入速率公式即可；

②根據(jù)勒夏特列原理，平衡總是向著減弱這種改變的方向移動，據(jù)此分析；

(1)①相同溫度下，同一容器中，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖像可知，P1＜P2，故答案為：＜；

②溫度容積不變，向該容器內(nèi)再增加amolCO與2amol H2，等效為開始加入2amol CO與4a molH2，同等比例的增大反應(yīng)物，相當(dāng)于加壓，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大；

故答案為：增大；

③該溫度下，平衡時n(CO)=amol×(1-0.5)=0.5amol， n(CH3OH)= n(CO)(參加反應(yīng))=amol×0.5=0.5amol，n(H2)=2amol-2×amol×0.5=amol， 、、，化學(xué)平衡常數(shù) ；

故答案為： ；

(2)由圖可知，生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，因此，該反應(yīng)的H＜0；該反應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，因此其熵變S＜0；

故答案為：＜；＜；

(3) ① ，

故答案為：；

②A.反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行；故A錯誤；

B.將CH3OH(g)及時液化抽出，減少生成物的量，平衡正向進(jìn)行，故B正確；

C.選擇高效催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，故C錯誤；

D.再充入1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g)，增大了生成物濃度，平衡逆向移動；

故答案為：B；