Question

1．在壓強(qiáng)為0.1MPa、10L恒容的密閉容器中，將2mol CO與 5mol 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(qǐng)回答下列問題：
（1）①該反應(yīng)的熵變△S＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若溫度T₁＞T₂，則平衡常數(shù)K（T₁）小于K（T₂）（填“大于”、“小于”或“等于”）
③下列措施既可加快反應(yīng)速率又可增加甲醇產(chǎn)率的是D；
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(qiáng)增大         
D．再充入2mol CO和5mol H₂
④下列可說明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是CD；
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(duì)分子質(zhì)量不再改變       
D．CO與H₂濃度比不再變化
（2）若溫度T₂時(shí)，5min后反應(yīng)達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為75%，則：
①平衡時(shí)體系總的物質(zhì)的量為4mol；
②反應(yīng)的平衡常數(shù)K=75L²/mol²；
③反應(yīng)在0-5min區(qū)間的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.06mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物氣體系數(shù)和的大小可以判斷熵變符號(hào)；
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小；
③A．升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡逆向進(jìn)行；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，平衡正向移動(dòng)；
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，體積不變，各組分濃度不變，所以化學(xué)反應(yīng)速率不變，平衡不會(huì)移動(dòng)；
D．再充入2mol CO和5mol H₂，增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)；
④化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；
（2）①根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率計(jì)算出各物質(zhì)平衡時(shí)的物質(zhì)的量；
②根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積進(jìn)行計(jì)算；
③根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）①該反應(yīng)中，反應(yīng)物的系數(shù)和大于產(chǎn)物氣體系數(shù)和，所以該反應(yīng)是熵減的反應(yīng)，熵變小于零，故答案為：＜；
②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故平衡常數(shù)K（T₁）小于K（T₂），故答案為：小于；
③A．升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡逆向進(jìn)行，會(huì)減小甲醇產(chǎn)率，故A錯(cuò)誤；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，平衡正向移動(dòng)，提高甲醇的產(chǎn)率，故B錯(cuò)誤；
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，體積不變，各組分濃度不變，所以化學(xué)反應(yīng)速率不變，平衡不會(huì)移動(dòng)，不會(huì)改變甲醇產(chǎn)率，故C錯(cuò)誤；
D．再充入2mol CO和5mol H₂，增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，有利提高甲醇的產(chǎn)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(yīng)速率，v_消耗（CO）也是反應(yīng)速率，故不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；                 
B．密度=$\frac{總質(zhì)量}{體積}$，總質(zhì)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(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．平均相對(duì)分子質(zhì)量=$\frac{總質(zhì)量}{總物質(zhì)的量}$，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量會(huì)變，故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；    
D．CO與H₂濃度比不再變化，說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：CD；
（2）①若溫度T₂時(shí)，5min后反應(yīng)達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為75%，則反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為：2mol×75%=1.5mol，反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為：1.5mol×2=3mol，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為：2-1.5=0.5mol，氫氣的物質(zhì)的量為5-3=2mol，甲醇的物質(zhì)的量為1.5mol，故平衡時(shí)體系總的物質(zhì)的量為0.5+2+1.5=4mol，
故答案為：4；
②平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為0.5mol，氫氣的物質(zhì)的量為2mol，甲醇的物質(zhì)的量為1.5mol，則平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1.5}{10}}{\frac{0.5}{10}×\frac{2}{10}×\frac{2}{10}}$=75L²/mol²；
故答案為：75L²/mol²；
③反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為3mol，故v（H₂）=$\frac{\frac{3mol}{10L}}{5min}$=0.06 mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.06 mol•L^-1•min^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素及相關(guān)計(jì)算，化學(xué)平衡移動(dòng)原理及平衡標(biāo)志的判斷，化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算等知識(shí)，難度中等，要注意平時(shí)基礎(chǔ)知識(shí)的積累．