Question

13．CO可用于合成甲醇．在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，在體積  為bL的密閉容器中充入a mol CO和2a mol H₂，在催化劑作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖：
（1）該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（2）100℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)：K=$\frac{^{2}}{{a}^{2}}$（用a、b  的代數(shù)式表示）．
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO，2a mol H₂，達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率增大（填“增大”“不變”或“減小”）

Answer 1

分析 （1）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{•c}^{2}（{H}_{2}）}$，根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率，利用三段式計(jì)算出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，進(jìn)而求出平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)計(jì)算；
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)．

解答 解：（1）由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
故答案為：放熱；
（2）100℃，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，所以參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為0.5amol．
           CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
開始（mol）：a      2a         0
變化（mol）：0.5a    a        0.5a
平衡（mol）：0.5a    a        0.5a
所以平衡時(shí)，CO的濃度為$\frac{0.5a}$=$\frac{a}{2b}$，H₂的濃度為$\frac{a}$=mol/L，CH₃OH的濃度為$\frac{0.5a}$=$\frac{a}{2b}$，100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{•c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{a}{2b}}{\frac{a}{2b}×（\frac{a}）^{2}}$=$\frac{^{2}}{{a}^{2}}$；故答案為：$\frac{^{2}}{{a}^{2}}$；
（3）在溫度和容積不變的情況下，再向平衡體系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效為在原平衡的基礎(chǔ)上增大一倍壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大．
故答案為：增大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)、影響化學(xué)平衡的因素等知識(shí)點(diǎn)，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，應(yīng)加強(qiáng)平時(shí)知識(shí)的積累，應(yīng)注意圖象的利用來分析解決問題，圖象中的信息是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．