Question

CO可用于合成甲醇．在壓強為0.1MPa條件下，在體積為bL的密閉容器中充入a mol CO和2a mol H₂，在催化劑作用下合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡時CO的轉化率與溫度、壓強的關系如圖：
（1）該反應屬于

 

反應（填“吸熱”或“放熱”）．
（2）100℃時，該反應的平衡常數(shù)：K=

 

（用a、b的代數(shù)式表示）．若一個可逆反應的平衡常數(shù)K值很大，對此反應的說法中正確的是

 

（填序號）．
①該反應使用催化劑意義不大 ②該反應發(fā)生將在很短時間內(nèi)完成 ③該反應達到平衡時至少有一種反應物百分含量很小
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO，2a mol H₂，達到平衡時CO轉化率

 

（填“增大”“不變”或“減小”，下同），平衡常數(shù)

 

．
（4）在某溫度下，向一容積不變的密閉容器中充入2.5mol CO，7.5mol H₂，反應生成CH₃OH（g），達到平衡時，CO轉化率為90%，此時容器內(nèi)壓強為開始時壓強的

 

倍？

Answer 1

考點：化學平衡的計算,轉化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學平衡專題

分析：（1）由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，CO的轉化率降低，故升高溫度平衡向逆反應移動，據(jù)此判斷；
（2）化學平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

，根據(jù)CO的轉化率，利用三段式計算出平衡時各組分的物質的量，進而求出平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)計算；可逆反應的平衡常數(shù)越大，說明反應進行的程度越大，不能說明反應速率快慢、不能說明該反應在通常條件下一定可以發(fā)生、不能說明反應是吸熱還是放熱；
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動；化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（4）計算參加反應的CO的物質的量，利用差量法計算平衡時反應混合物的物質的量變化量，進而計算平衡時總的物質的量，利用恒溫恒容下，壓強之比等于物質的量之比解答．

解答： 解：（1）由圖可知，壓強一定時，隨溫度升高，CO的轉化率降低，故升高溫度平衡向逆反應移動，則正反應為放熱反應，故答案為：放熱；
（2）100℃，平衡時CO的轉化率為0.5，所以參加反應的CO的物質的量為0.5amol．
           CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
開始（mol）：a       2a         0      
變化（mol）：0.5a     a         0.5a
平衡（mol）：0.5a     a         0.5a
所以平衡時，CO的濃度為

0.5amol

bL

=

a

2b

mol/L，H₂的濃度為

a

b

=mol/L，CH₃OH的濃度為=

0.5amol

bL

=

a

2b

mol/L，100℃時該反應的平衡常數(shù)K=

a 2b

a 2b ×( a b )2

=

a2

b2

，
①可逆反應的平衡常數(shù)很大，說明反應進行的程度很大，不能說明該反應在通常條件下一定可以發(fā)生，該反應可能需要催化劑才可以進行，故a錯誤；
②可逆反應的平衡常數(shù)很大，說明反應進行的程度很大，不能說明該條件下反應速率很快，故b錯誤；
③可逆反應的平衡常數(shù)很大，說明反應進行的程度很大，反應達平衡時至少有一種反應物的百分含量很小，故c正確；
故答案為：

a2

b2

；③；
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎上增大一倍壓強，平衡向正反應移動，CO的轉化率增大，化學平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度無關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故答案為：增大；不變；
（4）參加反應的CO的物質的量為2.5mol×90%=2.25mol，則：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）  物質的量減少△n
1                               2
2.25mol                         4.5mol
故平衡時總的物質的量為2.5mol+7.5mol-4.5mol=5.5mol，恒溫恒容下壓強之比等于物質的量之比，故平衡時容器內(nèi)壓強為開始時壓強的

5.5mlo

2.5mol+7.5mol

=0.55倍，
故答案為：0.55．

點評：本題考查化學平衡圖象、化學平衡有關計算、化學平衡常數(shù)、影響化學平衡的因素、熱化學方程式書寫，是對知識的綜合運用，應加強平時知識的積累，難度中等．