Question

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
（1）分析该反应并回答下列问题：
①平衡常数表达式为K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

．
②下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是

a、b、c

（填序号）．
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化
b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变
d．一定条件下，单位时间内消耗2mol CO，同时生成1mol CH₃OH
e．恒温、恒容条件下，容器内的气体密度不发生变化
（2）如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．
①该反应的焓变△H

＜

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁

＞

K₂（填“＞”、“＜”或“=”
（3）某温度下，向容积为1 L的密闭反应器中充入0.50 mol CO和0.90 mol H₂，当反应器中的气体压强不再变化时测得CO的转化率为80%，则该温度下反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡常数为

400

．

Answer 1

分析：（1）①平衡常数指平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
②化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量不变，以此进行判断；
（2）根据先拐先平数值大原则，由图1可知，温度T₁＜T₂，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，据此判断反应热，K₁与K₂关系；
（3）利用三段式法计算平衡时各物质的浓度，结合平衡常数的计算公式可计算．

解答：解：（1）①可逆反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

，故答案为：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；
②a．反应前后气体的体积不等，恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化，可说明达到平衡状态，故a正确；
b．定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，可说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故b正确；
c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变，说明达到平衡状态，故c正确；
d．一定条件下，单位时间内消耗2molCO，同时生成1molCH₃OH，不符合转化关系，不能说明达到平衡状态，故d错误；
e．气体的质量不变，容器的体积不变，无论是否达到平衡状态，都存在密度不变的特征，不能说明达到平衡状态，故e错误．
故答案为：a、b、c；
（2）由图1可知，温度T₁＜T₂，平衡时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故该反应正反应为放热反应，则△H＜0，升高温度，平衡向逆反应移动，所以K₁＞K₂，
故答案为：①＜；②＞；
（3）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）  0.5      0.9          0
转化（mol/L）  0.4       0.8        0.4
平衡（mol/L）  0.1      0.1         0.4
则K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.4

0.1×0．12

=400，
故答案为：400．

点评：本题考查较为综合，涉及平衡常数的计算、平衡状态的判断以及外界条件对平衡移动的影响等问题，题目难度中等，本题注意把握计算方法以及平衡常数的运用．