Question

甲醇可通過將煤氣化過程中生成的CO和H₂在一定條件下，發(fā)生如下反應制得：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)。請根據圖示回答下列問題：

(1)從反應開始到平衡，用H₂濃度變化表示平均反應速率v(H₂)＝________，CO的轉化率為________。

(2)該反應的平衡常數表達式為________________，溫度升高，平衡常數________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(3)若在一體積可變的密閉容器中充入1 mol CO、2 mol H₂和1 mol CH₃OH，達到平衡時測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍，則加入各物質后該反應向________(填“正”或“逆”)反應方向移動，理由是___________________________________________________。

Answer 1

解析　(1)根據圖一可知，反應開始到達到平衡的過程中CO的濃度變化為0.75 mol·L^－1，所以CO的反應速率為v(CO)＝0.75 mol·L^－1÷10 min＝0.075 mol·L^－1·min^－1，根據反應速率之比等于化學計量數之比可知，v(H₂)＝2v(CO)＝2×0.075 mol·L^－1·min^－1＝0.15 mol·L^－1·min^－1，CO的轉化率為×100%＝75%。

(2)該反應的平衡常數表達式為K＝。根據圖二可知，反應物的能量比生成物的能量高，所以正反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數減小。

(3)因為反應物和生成物都是氣體，反應過程中質量不變，氣體的密度ρ＝m/V。密度增大，說明容器的體積減小，因為反應在恒壓的條件下進行，容器體積減小，說明反應后氣體的物質的量減少，因為正反應方向是氣體物質的量減少的反應，所以平衡向正反應方向移動。

答案　(1)0.15 mol·L^－1·min^－1　75%　(2)K＝　減小　(3)正　反應前后氣體總質量不變，同溫、同壓下，達到平衡時，氣體密度增大，即氣體體積減小，平衡正移