Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景。

(1)在一容積為2L的密閉容器內，充入0.2molCO與0.4molH2發生反應如下：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，CO的平衡轉化率與溫度，壓強的關系如圖所示。

①A、B兩點對應的壓強大小關系是PA________PB(填“>、<、=”)。

②A、B、C三點的平衡常數KA，KB，KC的大小關系是______。

③下列敘述能說明上述反應能達到化學平衡狀態的是__(填代號)。

a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b．CH3OH的體積分數不再改變 c．混合氣體的密度不再改變 d．CO和CH3OH的物質的量之和保持不變

(2)在P1壓強、T1℃時，該反應的平衡常數K=___，再加入1.0molCO后重新到達平衡，則CO的轉化率__(填“增大，不變或減小”)。

Answer 1

【答案】PA＜PB KA=KB＞KC b 100 減小

【解析】

（1）①反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反應方向是氣體物質的量減小的反應，加壓平衡正向移動，反應物轉化率增大；

②化學平衡常數只受溫度的變化而變化，溫度相同平衡常數相同，平衡轉化率減小時，平衡常數減小；

③達到化學平衡時，正、逆反應速率相等，但用不同的物質的反應速率表示平衡狀態時，必須滿足“一正一逆，且等于系數之比”；各個組分的濃度、百分含量保持不變；根據化學平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不變，但必須是變化的量不變了，才可以判斷平衡狀態，據此分析；
（2）P1壓強、T1°C時，CO的轉化率為0.5，根據CO的轉化量，進而計算平衡時各物質的濃度，得到平衡常數；其它條件不變，增加一種反應物的濃度，可以提高另一反應物的轉化率，而本身轉化率是降低的。

（1）①反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反應方向是氣體物質的量減小的反應，加壓平衡正向移動，反應物轉化率增大，則PA< PB；

②化學平衡常數只受溫度的變化而變化，A、B兩點的溫度相同，所以KA=KB，由B→C點，CO的平衡轉化率減小，可得KB＞KC，所以KA=KB＞KC；

③a．H2的消耗速率和CH3OH生成速率都表示正反應速率，不能判斷平衡狀態，a項錯誤；

b．CH3OH的體積分數不再改變，能判斷平衡狀態，b項正確；

c．因為容器容積不變，根據質量守恒定律知混合氣體的總質量不變，因此混合氣體的密度始終不變，因此混合氣體的密度不再改變，不能判斷平衡狀態，c 項錯誤；

d．因為隨著反應的進行，在平衡之前，CO物質的量不斷減少，CH3OH的物質的量不斷增多，且CO減少的量等于CH3OH增多的量，因此CO和CH3OH的物質的量之和始終保持不變，所以不能判斷平衡狀態，d 項錯誤；

答案選b；

（2）根據已知信息，在一容積為2 L的密閉容器內，充入0.2 mol CO與0.4 mol H2發生反應，在壓強為P1、溫度為T1℃時，到達平衡時CO轉化率為0.5，則CO的減少量為0.2mol×0.5=0.1mol，可列出三段式計算該溫度下的平衡常數，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

反應前(mol/L) 0.1 0.2 0

轉化(mol/L) 0.05 0.1 0.05

平衡時(mol/L) 0.05 0.1 0.05

化學平衡常數， ；

再加入1.0 mol CO，平衡向正反應方向移動，重新達到平衡，氫氣的轉化率增大，CO的轉化率減小。