Question

氨气是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：CO+2H₂CH₃OH(g)。该可逆反应达到平衡的标志是________。 

A.2 v_正(H₂)= v_逆(CH₃OH)

B.单位时间生成m molCO的同时生成2m molH₂

C.容器内气体的平均相对分子质量不再随时间而变化

D.混合气体的密度不再随时间变化

（2）工业上可用天然气为原料来制取化工原料气氢气，某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中，测得如下表所示数据。

时间/min	CH4(mol)	H2O(mol)	CO(mol)	H2(mol)
0	0.40	1.00	0	0
5	a	0.80	c	0.60
7	0.20	b	0.20	d
10	0.21	0.81	0.19	0.64

请回答下列问题：

①该温度下，上述反应的平衡常数K=________；

②反应在7~10 min内,CO的物质的量减少的原因可能是____________(填字母)。 

A.减少CH₄的物质的量                B.降低温度

C.升高温度                        D.充入H₂

③若保持相同的温度，向2L的恒容器密闭容器中同时充入0.2molCH₄、0.62molH₂O、a molCO和0.5molH₂，当a =0.2时，上述反应向_____（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行，则a的取值范围为__________。

Answer

C 0.0675 D 正反应 a＞0.26

【解析】

⑴A. 2 v正(H2)= v逆(CH3OH)，一个正向一个逆向，两个相反方向，反速率比不等于计量系数比，不能作为平衡的标志；B. 单位时间生成m molCO的同时生成2m molH2，都是逆向，因此不能作为判断平衡标志；C. 平均相对分子质量等于气体质量除以物质的量，气体物质的量减小，平均相对分子质量增大，当容器内气体的平均相对分子质量不再变化，则达到平衡；D. 混合气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，混合气体的密度始终不变，不能作为判断平衡标志。

⑵①根据反应方程CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)，计算7min时CH4的物质的量并得到n(H2O)，说明在5min时已达到平衡，再计算出n(CO)、n(H2)，再计算反应的平衡常数；②A. 减少CH4的物质的量，平衡逆向移动，最终CH4的物质的量减少；B.降低温度、C. 升高温度，该反应不清楚放热还是吸热反应，因此不清楚平衡移动，而且CO在减少，H2在增加，不可能是温度改变；D. 充入H2，平衡逆向移动，CO量减少，H2的物质的量比原来多；③利用浓度商与平衡常数大小判断反应向哪个方向进行，利用浓度商与平衡常数计算开始时向逆反应方向进行a的取值范围。

⑴A. 2 v正(H2)= v逆(CH3OH)，一个正向一个逆向，两个相反方向，反速率比不等于计量系数比，不能作为平衡的标志，故A不符合题意；B. 单位时间生成m molCO的同时生成2m molH2，都是逆向，因此不能作为判断平衡标志，故B不符合题意；C. 平均相对分子质量等于气体质量除以物质的量，气体物质的量减小，平均相对分子质量增大，当容器内气体的平均相对分子质量不再变化，则达到平衡，故C符合题意；D. 混合气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，混合气体的密度始终不变，不能作为判断平衡标志，故D不符合题意；综上所述，答案为C。

⑵①根据反应方程CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)，7min时CH4的物质的量为0.2mol，Δn(CH4) = 0.2mol，Δn(H2O) = 0.2mol，Δn(CO) = 0.2mol，则n(H2O) = 0.8mol，说明在5min时已达到平衡，n(CO) = 0.2mol，n(H2) = 0.6mol，该温度下，上述反应的平衡常数；故答案为：0.0675。

②A. 减少CH4的物质的量，平衡逆向移动，最终CH4的物质的量减少，故A不符合题意；B.降低温度、C. 升高温度，该反应不清楚放热还是吸热反应，因此不清楚平衡移动，而且CO在减少，H2在增加，不可能是温度改变，故B、C不符合题意；D. 充入H2，平衡逆向移动，CO量减少，H2的物质的量比原来多，故D符合题意；综上所述，答案为D。

③若保持相同的温度，向2L的恒容器密闭容器中同时充入0.2molCH4、0.62molH2O、a molCO和0.5molH2，当a =0.2时，，因此上述反应向正反应方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行，，则a的取值范围为a＞0.26。