Question

【题目】甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）△H＞0
（1）一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入1mol CH3OH（g）和3mol H2O（g），20s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，则用甲醇表示该反应的速率为 ．
（2）判断（1）中可逆反应达到平衡状态的依据是（填序号） ． ①v正（CH3OH）=v正（CO2）
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
（3）图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1mol CH3OH（g）和2mol H2O（g），向B容器中充入1.2mol CH3OH（g）和2.4mol H2O（g），两容器分别发生上述反应．已知起始时容器A和B的体积均为a L．试回答：
①反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH3OH的转化率为；A、B两容器中H2O（g）的体积百分含量的大小关系为：BA（填“＞”“＜”或“=”）．
②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）．

Answer 1

【答案】
（1）0.01mol/L?s
（2）③④
（3）75%；＜；1.75a
【解析】解：（1）一定条件下，向体积2L的密闭容器中充入1molCH3OH（g）和3molH2O（g），设甲醇反应物质的量为x

	CH3OH（g）+	H2O（g）		CO2（g）+	3H2（g）
起始量（mol）	1	3		0	0
变化量（mol）	x	x		x	3x
某时刻量（mol）	1﹣x	3﹣x		x	3x

20s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，4+2x=4×1.2，解得x=0.4mol，
v（CH3OH）= =0.01mol/Ls；所以答案是：0.01mol/Ls；（2）CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g），该反应的正反应为气体体积增大的吸热反应；
①v正（CH3OH）=v正（CO2），是正反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，故A错误； ②反应前后气体质量不变，体积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；③反应前后气体物质的量变化，气体质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，故C正确④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化是平衡标志，故D正确；
所以答案是：③④；（3）①B容器的体积变为原来的1.5倍，增加的气体的物质的量为3.6 mol×0.5=1.8 mol，依据化学方程式可知增加2mol，反应甲醇1mol，则反应的甲醇的物质的量为0.9 mol，CH3OH的转化率= ×100%=75%．A是恒容反应容器，B是恒压反应容器，B容器充入1.2molCH3OH（g） 和2.4molH2O（g）与B容器充入1molCH2OH（g）和2molH2O（g），是等效平衡．反应方程式中生成物气体增多，反应时A容器压强比B容器大，所以A中平衡时相当于B平衡后的加压，加压平衡向逆反应方向移动，A容器中H2O百分含量增多，填B“＜A”；所以答案是：75%；＜；②打开K时，AB组成一个等温等压容器，相应的起始投入总物质的量与平衡的总体积成正比，设打开K重新达到平衡后总的体积为x，则x：（3+3.6）=1.5a：3.6，解得x=2.75a，所以B的体积为2.75a﹣a=1.75a，
所以答案是：1.75a．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用反应速率的定量表示方法和化学平衡状态的判断的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握反应速率的单位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．