Question

甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

(1)在一容积为2L的密闭容器内，充入0.2molCO与0.4molH₂发生反应如下：CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)，CO的平衡转化率与温度，压强的关系如图所示。

①A、B两点对应的压强大小关系是P_A________P_B(填“>、<、=”)。

②A、B、C三点的平衡常数K_A，K_B，K_C的大小关系是______。

③下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是__(填代号)。

a．H₂的消耗速率是CH₃OH生成速率的2倍        b．CH₃OH的体积分数不再改变        c．混合气体的密度不再改变           d．CO和CH₃OH的物质的量之和保持不变

(2)在P₁压强、T₁℃时，该反应的平衡常数K=___，再加入1.0molCO后重新到达平衡，则CO的转化率__(填“增大，不变或减小”)。

Answer

PA＜PB KA=KB＞KC b 100 减小

【解析】

（1）①反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的正反应方向是气体物质的量减小的反应，加压平衡正向移动，反应物转化率增大；

②化学平衡常数只受温度的变化而变化，温度相同平衡常数相同，平衡转化率减小时，平衡常数减小；

③达到化学平衡时，正、逆反应速率相等，但用不同的物质的反应速率表示平衡状态时，必须满足“一正一逆，且等于系数之比”；各个组分的浓度、百分含量保持不变；根据化学平衡的特征，由此衍生出的一系列物理量都不变，但必须是变化的量不变了，才可以判断平衡状态，据此分析；
（2）P1压强、T1°C时，CO的转化率为0.5，根据CO的转化量，进而计算平衡时各物质的浓度，得到平衡常数；其它条件不变，增加一种反应物的浓度，可以提高另一反应物的转化率，而本身转化率是降低的。

（1）①反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的正反应方向是气体物质的量减小的反应，加压平衡正向移动，反应物转化率增大，则PA < PB；

②化学平衡常数只受温度的变化而变化，A、B两点的温度相同，所以KA=KB，由B→C点，CO的平衡转化率减小，可得KB＞KC，所以KA=KB＞KC；

③a．H2的消耗速率和CH3OH生成速率都表示正反应速率，不能判断平衡状态，a项错误；

b．CH3OH的体积分数不再改变，能判断平衡状态，b项正确；

c．因为容器容积不变，根据质量守恒定律知混合气体的总质量不变，因此混合气体的密度始终不变，因此混合气体的密度不再改变，不能判断平衡状态，c 项错误；

d．因为随着反应的进行，在平衡之前，CO物质的量不断减少，CH3OH的物质的量不断增多，且CO减少的量等于CH3OH增多的量，因此CO和CH3OH的物质的量之和始终保持不变，所以不能判断平衡状态，d 项错误；

答案选b；

（2）根据已知信息，在一容积为2 L的密闭容器内，充入0.2 mol CO与0.4 mol H2发生反应，在压强为P1、温度为T1 ℃时，到达平衡时CO转化率为0.5，则CO的减少量为0.2mol×0.5=0.1mol，可列出三段式计算该温度下的平衡常数，

CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)

反应前(mol/L)   0.1    0.2              0

转化(mol/L)     0.05          0.1              0.05

平衡时(mol/L)   0.05       0.1              0.05

化学平衡常数， ；

再加入1.0 mol CO，平衡向正反应方向移动，重新达到平衡，氢气的转化率增大，CO的转化率减小。