Question

【題目】在壓強為0.1 MPa、10L恒容的密閉容器中, 將2 mol CO與 5 mol H2的混合氣體在催化劑作用下能生成甲醇：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) △H＜0 請回答下列問題：

（1）①該反應的熵變ΔS__________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②若溫度T1 ＞T2，則平衡常數K(T1)___________K(T2)（填“大于”、“小于”或“等于”）

③下列措施既可加快反應速率又可增加甲醇產率的是__________；

A．升高溫度 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入2 mol CO和5 mol H2

④下列可說明反應已達到化學平衡狀態的是________；

A．v生成(CH3OH)＝v消耗(CO) B．混合氣體的密度不再改變

C．混合氣體的平均相對分子質量不再改變 D．CO與H2濃度比不再變化

（2）若溫度T2時，5min后反應達到平衡，CO的轉化率為75%，則：

①平衡時體系總的物質的量為________mol；

②反應的平衡常數K=______________；

③反應在0-5min區間的平均反應速率v(H2)=____________。

Answer 1

【答案】＜小于DCD4.00.75 L2/mol20.06 mol·L－1·min－1

【解析】(1)①該反應中，反應物的系數和大于產物氣體系數和，所以該反應是熵減的反應，熵變小于零；
②該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，故平衡常數K(T1)小于K(T2)；
③A．升高溫度，化學反應速率加快，平衡逆向進行，會減小甲醇產率，故A錯誤；B．將CH3OH(g)從體系中分離，化學反應速率減慢，平衡正向移動，提高甲醇的產率，故B錯誤；C．充入He，使體系總壓強增大，體積不變，各組分濃度不變，所以化學反應速率不變，平衡不會移動，不會改變甲醇產率，故C錯誤；D．再充入2 molCO和5 molH2，增大壓強，化學反應速率加快，平衡正向移動，有利提高甲醇的產率，故D正確；故答案為D；
④CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)；A．v生成(CH3OH)是正反應速率，v消耗(CO)也是反應速率，故不能說明達到平衡狀態，故A錯誤；B．密度=，總質量不變，體積不變，故混合氣體的密度不變，故混合氣體的密度不再改變不能說明達到平衡狀態，故B錯誤；C．平均相對分子質量=，總質量不變，總物質的量會變，故混合氣體的平均相對分子質量不再改變說明達到平衡狀態，故C正確；D．CO與H2濃度比不再變化，說明達到平衡狀態，故D正確；故答案為CD；
(2)①若溫度T2時，5 min后反應達到平衡，CO的轉化率為75%，則反應的CO的物質的量為：2 mol×75%=1.5 mol，反應的氫氣的物質的量為：1.5mol×2=3 mol，平衡時CO的物質的量為：2-1.5=0.5 mol，氫氣的物質的量為5-3=2 mol，甲醇的物質的量為1.5 mol，故平衡時體系總的物質的量為0.5+2+1.5=4 mol；
②平衡時CO的物質的量為0.5 mol，氫氣的物質的量為2 mol，甲醇的物質的量為1.5 mol，則平衡常數K==75 L2/mol2；

③反應的氫氣的物質的量為3mol，故v(H2)==0.06 molL-1min-1。