Question

【題目】氨氣是一種重要的化工原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。

（1）在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：CO+2H2CH3OH(g)。該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是________。

A.2 v正(H2)= v逆(CH3OH)

B.單位時(shí)間生成m molCO的同時(shí)生成2m molH2

C.容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化

D.混合氣體的密度不再隨時(shí)間變化

（2）工業(yè)上可用天然氣為原料來(lái)制取化工原料氣氫氣，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)模擬工業(yè)制取氫氣的原理，在一定溫度下，體積為2L的恒容密閉容器中，測(cè)得如下表所示數(shù)據(jù)。

時(shí)間/min	CH4(mol)	H2O(mol)	CO(mol)	H2(mol)
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①該溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________；

②反應(yīng)在7~10min內(nèi),CO的物質(zhì)的量減少的原因可能是____________(填字母)。

A.減少CH4的物質(zhì)的量 B.降低溫度

C.升高溫度 D.充入H2

③若保持相同的溫度，向2L的恒容器密閉容器中同時(shí)充入0.2molCH4、0.62molH2O、a molCO和0.5molH2，當(dāng)a =0.2時(shí)，上述反應(yīng)向_____（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向進(jìn)行。若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則a的取值范圍為__________。

Answer 1

【答案】C 0.0675 D 正反應(yīng) a＞0.26

【解析】

⑴A. 2 v正(H2)= v逆(CH3OH)，一個(gè)正向一個(gè)逆向，兩個(gè)相反方向，反速率比不等于計(jì)量系數(shù)比，不能作為平衡的標(biāo)志；B. 單位時(shí)間生成m molCO的同時(shí)生成2m molH2，都是逆向，因此不能作為判斷平衡標(biāo)志；C. 平均相對(duì)分子質(zhì)量等于氣體質(zhì)量除以物質(zhì)的量，氣體物質(zhì)的量減小，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化，則達(dá)到平衡；D. 混合氣體密度等于氣體質(zhì)量除以容器體積，氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，混合氣體的密度始終不變，不能作為判斷平衡標(biāo)志。

⑵①根據(jù)反應(yīng)方程CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)，計(jì)算7min時(shí)CH4的物質(zhì)的量并得到n(H2O)，說(shuō)明在5min時(shí)已達(dá)到平衡，再計(jì)算出n(CO)、n(H2)，再計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)；②A. 減少CH4的物質(zhì)的量，平衡逆向移動(dòng)，最終CH4的物質(zhì)的量減少；B.降低溫度、C. 升高溫度，該反應(yīng)不清楚放熱還是吸熱反應(yīng)，因此不清楚平衡移動(dòng)，而且CO在減少，H2在增加，不可能是溫度改變；D. 充入H2，平衡逆向移動(dòng)，CO量減少，H2的物質(zhì)的量比原來(lái)多；③利用濃度商與平衡常數(shù)大小判斷反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行，利用濃度商與平衡常數(shù)計(jì)算開(kāi)始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行a的取值范圍。

⑴A. 2 v正(H2)= v逆(CH3OH)，一個(gè)正向一個(gè)逆向，兩個(gè)相反方向，反速率比不等于計(jì)量系數(shù)比，不能作為平衡的標(biāo)志，故A不符合題意；B. 單位時(shí)間生成m molCO的同時(shí)生成2m molH2，都是逆向，因此不能作為判斷平衡標(biāo)志，故B不符合題意；C. 平均相對(duì)分子質(zhì)量等于氣體質(zhì)量除以物質(zhì)的量，氣體物質(zhì)的量減小，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化，則達(dá)到平衡，故C符合題意；D. 混合氣體密度等于氣體質(zhì)量除以容器體積，氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，混合氣體的密度始終不變，不能作為判斷平衡標(biāo)志，故D不符合題意；綜上所述，答案為C。

⑵①根據(jù)反應(yīng)方程CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)，7min時(shí)CH4的物質(zhì)的量為0.2mol，Δn(CH4) = 0.2mol，Δn(H2O) = 0.2mol，Δn(CO) = 0.2mol，則n(H2O) = 0.8mol，說(shuō)明在5min時(shí)已達(dá)到平衡，n(CO) = 0.2mol，n(H2) = 0.6mol，該溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)；故答案為：0.0675。

②A. 減少CH4的物質(zhì)的量，平衡逆向移動(dòng)，最終CH4的物質(zhì)的量減少，故A不符合題意；B.降低溫度、C. 升高溫度，該反應(yīng)不清楚放熱還是吸熱反應(yīng)，因此不清楚平衡移動(dòng)，而且CO在減少，H2在增加，不可能是溫度改變，故B、C不符合題意；D. 充入H2，平衡逆向移動(dòng)，CO量減少，H2的物質(zhì)的量比原來(lái)多，故D符合題意；綜上所述，答案為D。

③若保持相同的溫度，向2L的恒容器密閉容器中同時(shí)充入0.2molCH4、0.62molH2O、a molCO和0.5molH2，當(dāng)a =0.2時(shí)，，因此上述反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，，則a的取值范圍為a＞0.26。