Question

【题目】I．工业上有一种用C02来生产甲醇燃料的方法：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.0kJmol-1

将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。图中数据a(1，6)表示：在1 min时H2的物质的量是6 mol。

（1）a点正反应速率 (填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。

（2）下列时间段平均反应速率最大的是 。

A．O～1 min B．1～3 min C．3～8 min D．8～11 min

（3）仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中所示（虚线）。曲线I对应的实验条件改变是 ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 ，体积不变再充入3molCO2和4 mol H2,H2O(g)的体积分数 （填“增大”“不变”或“减小”）。

（4）若将1molCO2和3molH2充入该容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为 。

Ⅱ.工业上还可在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） ΔH

（1）判断反应达到平衡状态的依据是 。

A．2v(H2)(逆)=v(CO)(正)

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

E．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1

（2）在一定温度下，若将4a mol H2和2amol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50％，则该反应的平衡常数为 。若此时再向该容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，判断平衡移动的方向是 （“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）；与原平衡相比，CO的物质的量浓度 （填“增大”、“不变”或“减小”）。

Answer 1

【答案】Ⅰ（1）大于（2）A（3）升高温度；增大压强；增大（4）1-a/2

Ⅱ（1）CD（2）1/a2；正向移动；增大

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）a点过后氢气的物质的量还在不断的减小，所以反应向正反应方向进行，因此正反应速率大于逆反应速率。

（2）反应速率越大，反映在曲线上斜率就越大，所以反应速率最大的是O～1 min，答案选A。

（3）根据图像可知曲线I对应的反应速率快，平衡时氢气的物质的量大，说明平衡是向逆反应方向移动的，因此改变的条件是升高温度；曲线Ⅱ的反应速率也快，但平衡时氢气的物质的量小，说明向正反应方向移动，因此是增大压强；体积不变再充入3molCO2和4 mol H2,相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，所以水蒸气的含量增大。

（4）根据三段式解答

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

起始物质的量 1 3 0 0

变化物质的量 a 3a a a

平衡物质的量 1-a 3-3a a a

同温、同体积，压强和物质的量成正比，则容器内的压强与起始压强之比为（1-a+3-3a+a+a）：4=1-a/2。

Ⅱ．（1）判断反应是否达到平衡的依据是正逆反应速率相等和各物质浓度保持不变。在该反应中，根据2v(H2)(逆) =v(CO)(正)，得v(CO)(正)/ v(H2)(逆)=2：1，速率之比不等于化学计量数之比，不能说明反应已达到平衡状态，A项错误；该反应在恒容容器中进行，反应物生成物都是气态，因此气体总质量和总体积一直不变，密度也一直不变，不能说明反应达到平衡状态，B项错误；当物质的质量以克为单位时，平均相对分子质量在数值上等于平均摩尔质量，M=m÷n，因为该反应是一个气体分子数目发生变化的反应，气体的物质的量也会发生变化，只有当反应达到平衡后，气体的物质的量才不再变化，即平均相对分子质量不再变化，可说明反应达到平衡状态，C项正确；各物质浓度不再变化，反应达到平衡状态，D项正确；答案选CD。

（2）反应消耗CO的物质的量：2a×50%=amol。

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

初始量：2amol 4amol 0

变化量：amol 2amol amol

平衡量：amol 2amol amol

K=c(CH3OH)/[c(CO)×c2(H2)]=a/2÷[(a/2×(2a/2)2)=1/a2。

若再向该容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，相当于增大气体压强，平衡正向移动。与原平衡相比，因为增加了CO的量，但容器容积未变，所以CO的浓度增大。