Question

3．一定條件下，工業(yè)上可利用反應2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）來生產甲醇．現(xiàn)將10molH₂和6molCO通入固定容積為2L的密閉容器中進行反應，達平衡后，此時容器內的壓強為起始始的一半．試回答：
（1）能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是AB．
A．v正（H₂）=2v逆（CH₃OH）
B．混合氣體的平均相對分子質量不變
C．c（H₂）：c（CO）：c（CH₃OH）=2：1：1
D．容器內密度不變
（2）平衡時H₂的轉化率α₁=80%，若溫度不變，此反應在容積可變的容器中進行，保持壓強恒定，達到平衡時，H₂的轉化率為α₂，則α₁＞α₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）該溫度下，反應的化學平衡常數(shù)K=2，若平衡后再向此密閉容器中加入2molH₂和4molCH₃OH（g）則平衡正向（填“正向”、“逆向”或“不”）移動．

Answer 1

分析 將10molH₂和6molCO通入固定容積為2L的密閉容器中進行反應，達平衡后，此時容器內的壓強為起始始的一半，則平衡后氣體的物質的量為原來的一半，設CO轉化xmol，則
                     2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）  10              6                   0
轉化（mol/L） 2x                x                   x
平衡（mol/L）10-2x            6-x                x
2×（10-2x+6-x+x）=（10+6），
x=4，以此（2）（3），結合化學平衡的特征解答該題．

解答 解：將10molH₂和6molCO通入固定容積為2L的密閉容器中進行反應，達平衡后，此時容器內的壓強為起始始的一半，則平衡后氣體的物質的量為原來的一半，設CO轉化xmol，則
                     2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）  10              6                   0
轉化（mol/L） 2x                x                   x
平衡（mol/L）10-2x            6-x                x
2×（10-2x+6-x+x）=（10+6），
x=4，
（1）A．v正（H₂）=2v逆（CH₃OH），可說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體的平均相對分子質量不變，說明氣體的總物質的量不變，達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．由于平衡常數(shù)未知，c（H₂）：c（CO）：c（CH₃OH）=2：1：1，不能確定是否達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．因體積不變，氣體質量不變，無論是否達到平衡，密度都不變，不能確定是否達到平衡狀態(tài)，故D錯誤．
故選AB；
（2）平衡時H₂的轉化率α₁=$\frac{8}{10}×100%$=80%，若溫度不變，此反應在容積可變的容器中進行，保持壓強恒定，則應比恒容的壓強大，達到平衡時，H₂的轉化率為α₂，則α₁＞α₂，故答案為：80%；＞；
（3）體積為2L，則該溫度下，達到平衡時氫氣的濃度為1mol/L，CO的濃度為1mol/L，CH₃OH的濃度為2mol/L，反應的化學平衡常數(shù)K=$\frac{2}{{1}^{2}×1}$=2，若平衡后再向此密閉容器中加入2molH₂和4molCH₃OH（g），則各物質的濃度為氫氣的濃度為2mol/L，CO的濃度為1mol/L，CH₃OH的濃度為4mol/L，Qc=$\frac{4}{{2}^{2}×1}$=1＜K，則平衡正向移動，正反應速率大于逆反應速率，
故答案為：2；正向．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點和常見題型，側重考查學生的分析能力和計算能力，注意壓強與物質的量的關系，把握計算的思路和方法，難度不大．