Question

10．工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），△H＜0．圖1表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化．
（1）下列說(shuō)法正確的是AC
A．起始充入的CO為2mol 
B．增加CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大
C．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，再次達(dá)到平衡時(shí)$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$會(huì)減小
（2）從反應(yīng)開(kāi)始到建成平衡，v（H₂）=0.15mol•L^-1•min^-1；已知：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，那么在該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為12．若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（3）請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出平衡時(shí)甲醇百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）變化的曲線，要求畫(huà)壓強(qiáng)不同的2條曲線（在曲線上標(biāo)出P₁、P₂，且P₁＜P₂）．

Answer 1

分析 （1）A．由圖2利用轉(zhuǎn)化的CO和平衡時(shí)CO的量來(lái)分析；
B．增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，但本身的轉(zhuǎn)化率降低；
C．該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)；
D．再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)；
（2）由圖2計(jì)算用CO表示的反應(yīng)速率，再利用反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比來(lái)計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率，利用各物質(zhì)平衡的濃度來(lái)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；根據(jù)溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減小；
（3）根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)的影響來(lái)分析．

解答 解：（1）A．由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應(yīng)了0.75mol/LCO，平衡時(shí)有0.25mol/LCO，即CO的起始物質(zhì)的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正確；
B．增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
C．該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)，則壓強(qiáng)不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，再次達(dá)到平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO）會(huì)增大，故D錯(cuò)誤；
故選：AC；
（2）由圖2可知，反應(yīng)中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時(shí)達(dá)到平衡，
則用CO表示的化學(xué)反應(yīng)速率為$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol•L^-1•min^-1，
因反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂）=0.075mol•L^-1•min^-1×2=0.15mol•L^-1•min^-1；
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開(kāi)始（mol/L）   1        2        0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   0.75    1.5       0.75
平衡（mol/L）  0.25     0.5       0.75
則化學(xué)平衡常數(shù)為：K=$\frac{0.75}{0.25×（0.5）^{2}}$=12，
因溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減小，
故答案為：0.15mol•L^-1•min^-1；12； 減�。�
（3）根據(jù)反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0可知，溫度越高，逆向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，甲醇的含量就越低，
壓強(qiáng)增大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大，則甲醇的含量高，據(jù)此畫(huà)出的圖象為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的曲線，題目難度中等，正確分析圖象得出合理信息是解答本題的關(guān)鍵，注意熟練掌握化學(xué)平衡及其影響因素，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力．