Question

【題目】一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應生成甲醇（催化劑為Cu2O/ZnO）：CO(g) ＋ 2 H2(g) CH3OH(g)，不同溫度時甲醇的物質的量隨時間變化曲線如圖所示。根據題意完成下列各題：

（1）反應達到平衡時，平衡常數表達式K ＝_______，升高溫度，K值____（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）500℃，從反應開始到平衡，H2的反應速率v(H2)＝_____mol·(L·min)－1。

（3）在其他條件不變的情況下，對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2，下列有關該體系的說法正確的是____。

a 氫氣的濃度減小 b 正反應速率加快，逆反應速率也加快c 甲醇的物質的量增加 d 重新平衡時n(H2)/n(CH3OH)增大 e 平衡常數K增大

（4）據研究，反應過程中起催化作用的為Cu2O，反應體系中含少量CO2有利于維持催化劑Cu2O的量不變，原因是：________（用化學方程式表示）。

Answer 1

【答案】 減小 bc Cu2O＋CO2Cu＋CO2

【解析】

（1）化學平衡常數是各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積之比；根據圖示，升高溫度，甲醇的物質的量減小，說明平衡逆向移動；

（2）根據 計算從反應開始到平衡H2的反應速率；

（3）在其他條件不變的情況下，對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2，壓強增大，各物質的濃度均增大，根據平衡移動原理分析；

（4）反應體系中Cu2O與CO發生反應Cu2O＋CO2Cu＋CO2。

（1）化學平衡常數是各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積之比，所以反應CO(g) ＋ 2 H2(g) CH3OH(g)，平衡常數表達式K ＝；根據圖示，升高溫度，甲醇的物質的量減小，說明平衡逆向移動，所以K值減小；

（2）500℃，達到平衡生成甲醇的物質的量是n(B)，所以消耗氫氣的物質的量是2n(B)；= mol·(L·min)－1= mol·(L·min)－1；

（3）a 、 對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2，各物質的濃度均增大，所以氫氣的濃度增大，故a錯誤；

b 、 對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2，各物質的濃度均增大，正逆反應速率都加快，故b正確；

c 、 對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2，壓強增大，平衡正向移動，甲醇的物質的量增加，故c正確；

d、對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2，壓強增大，平衡正向移動，n(H2)減小、n(CH3OH)增大，所以重新平衡時n(H2)/n(CH3OH)減小，故d錯誤；

e 、溫度不變，平衡常數K不變，故e錯誤；答案為bc；

（4）反應體系中Cu2O與CO發生反應Cu2O＋CO2Cu＋CO2，反應體系中含少量CO2，使上述平衡逆向移動，有利于維持催化劑Cu2O的量不變。