Question

在压强为0.1 MPa、10L恒容的密闭容器中, 将2 mol CO与 5 mol H₂的混合气体在

催化剂作用下能生成甲醇：CO(g) + 2H₂(g)CH₃OH(g)  △H＜0 请回答下列问题： 

（1）①该反应的熵变ΔS          0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②若温度T₁ ＞T₂，则平衡常数K(T₁)           K(T₂)（填“大于”、“小于”或“等于”）

③下列措施既可加快反应速率又可增加甲醇产率的是         ；

A．升高温度                                B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大                 D．再充入2 mol CO和5 mol H₂

④下列可说明反应已达到化学平衡状态的是________；

A．v_生成(CH₃OH)＝v_消耗(CO)                      B．混合气体的密度不再改变

C．混合气体的平均相对分子质量不再改变        D．CO与H₂浓度比不再变化

（2）若温度T₂时，5min后反应达到平衡，CO的转化率为75%，则：

①平衡时体系总的物质的量为         mol；

②反应的平衡常数K=              ；

③反应在0-5min区间的平均反应速率v(H₂)=            。

Answer

（1）① ＜ ②小于 ③D ④CD

（2）①4.0 ②0.75 L2/mol2 ③0.06 mol·L－1·min－1

【解析】

试题分析：（1）①CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)该反应是气体的物质的量减小的反应，所以ΔS＜0；

②若温度T1 ＞T2，温度升高，对逆反应有利，则平衡常数减小，所以K(T1)＜K(T2)；

③A、升高温度，反应速率加快，但平衡逆向移动，甲醇的产率降低，A错误；B、将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，甲醇的产率增大，但生成物的浓度减小，反应速率减小，B错误；C、充入He，使体系总压强增大，但反应体系中的各物质的浓度不变，所以反应速率和甲醇的产率均不变，C错误；D、再充入2 mol CO和5 mol H2，相当于缩小容器的体积，增大压强，所以物质的浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，甲醇的产率增大，D正确，答案选D；

④A、v生成(CH3OH)＝v消耗(CO)，表示的都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．混合气体的密度不再改变，容器的体积不变，气体的质量不变，则气体的密度始终不变，所以不能判断为平衡状态，B错误；C．因为该反应是气体的物质的量发生改变的可逆反应，所以气体的平均相对分子质量发生变化，达平衡时，气体的平均相对分子质量不再变化，C正确； D．CO与H2浓度比不再变化，符合化学平衡的定义，是平衡状态，D正确，答案选CD；

（2）①开始是CO的物质的量是2mol，氢气的物质的量是5mol，平衡时消耗CO的物质的量是2mol×75%＝1.5mol，则生成甲醇的物质的量也是1.5mol，消耗氢气的物质的量是1.5mol×2＝3mol，剩余CO的物质的量是0.5mol，剩余氢气的物质的量是2mol，所以平衡时气体的总物质的量是1.5mol+0.5mol+2mol＝4mol；

②根据上述计算平衡时CO的浓度是0.05mol/L，氢气的浓度是0.2mol/L，甲醇的浓度是0.15mol/L，则平衡常数K＝＝0.75 L2/mol2；

③根据反应速率的定义，反应在0～5min区间的平均反应速率v(H2)＝＝0.06 mol·L－1·min－1。

考点：考查化学平衡常数的计算与判断，反应速率的计算，平衡状态的判断，平衡移动的应用