Question

10．工业上用CO生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H＜0．图1表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的浓度随时间变化．
（1）下列说法正确的是AC
A．起始充入的CO为2mol 
B．增加CO浓度，CO的转化率增大
C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1mol CO和2mol H₂，再次达到平衡时$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$会减小
（2）从反应开始到建成平衡，v（H₂）=0.15mol•L^-1•min^-1；已知：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，那么在该温度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化学平衡常数为12．若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）请在图2中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P₁、P₂，且P₁＜P₂）．

Answer 1

分析 （1）A．由图2利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；
B．增加CO浓度，会促进氢气的转化，但本身的转化率降低；
C．该反应为反应前后压强不等的反应；
D．再充入1molCO和2molH₂，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（2）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率，利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数；根据温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
（3）根据温度和压强对该反应的影响来分析．

解答 解：（1）A．由图2可知生成0.75mol/LCH₃OH，则反应了0.75mol/LCO，平衡时有0.25mol/LCO，即CO的起始物质的量为（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正确；
B．增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故B错误；
C．该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故C正确；
D．再充入1molCO和2molH₂，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH₃OH）/n（CO）会增大，故D错误；
故选：AC；
（2）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，
则用CO表示的化学反应速率为$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol•L^-1•min^-1，
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H₂）=0.075mol•L^-1•min^-1×2=0.15mol•L^-1•min^-1；
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol/L）   1        2        0
转化（mol/L）   0.75    1.5       0.75
平衡（mol/L）  0.25     0.5       0.75
则化学平衡常数为：K=$\frac{0.75}{0.25×（0.5）^{2}}$=12，
因温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小，
故答案为：0.15mol•L^-1•min^-1；12； 减小；
（3）根据反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0可知，温度越高，逆向反应进行的程度越大，甲醇的含量就越低，
压强增大，反应正向进行的程度大，则甲醇的含量高，据此画出的图象为，
故答案为：．

点评 本题考查物质的量浓度随时间变化的曲线，题目难度中等，正确分析图象得出合理信息是解答本题的关键，注意熟练掌握化学平衡及其影响因素，试题侧重考查学生的分析能力及灵活应用能力．