若保持体积不变,再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH,此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)在其他条件不变的情况下,再增加2 mol CO与5 mol H2,达到新平
衡
时
,
CO
的
转
化
率
__________________________________________________________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。 a.CH3OH的质量不变
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变 c.v逆(CO)=2v正(H2)
d.混合气体的密度不再发生改变
(4)在一定压强下,容积为VL的容器充入amol CO与2amol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则p1________p2(填“大于”“小于”或“等于”,下同)。ΔH________0,该反应在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(5)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出CH3OH气体
b.适当升高温度 c.增大H2的浓度 d.选择高效催化剂
【解析】(1)某温度,将2 mol CO与5 mol H2的混合气体充入容积为2 L的密闭容器中,经过5 min后,反应达到平衡,依据化学方程式可知转移电子4 mol消耗CO物质的量为1 mol,则此时转移电子6 mol,消耗CO物质的量=1 mol=1.5 mol,
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
×
起始量/(mol) 2 5 0 变化量/(mol) 1.5 3 1.5 平衡量/(mol) 0.5 2 1.5 平衡浓度c(CO)=c(H2)=c(CH3OH)=平衡常数K=
=0.25 mol·L-1,
=1 mol·L-1,
=0.75 mol·L-1
=3;
=0.15 mol·L-1·min-1,
甲醇表示的反应速率v(CH3OH)=
若保持体积不变,再充入2 mol CO和1.5 mol CH3OH,计算此时浓度商Qc=
=1.2<3
说明平衡正向进行,此时v(正)>v(逆)。
(2)在其他条件不变的情况下,再增加2 mol CO与5 mol H2,相当于增大压强,CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g),反应是气体体积减小的反应,
平衡正向进行,一氧化碳的转化率增大。 (3)CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0,反应是气体体积减小的放热反
应。CH3OH的质量不变,物质的量不变,说明反应达到平衡状态,a不符合;反应前后气体质量不变,反应前后气体物质的量变化,当混合气体的平均相对分子质量不再改变,说明反应达到平衡状态,b不符合;反应速率之比等于化学方程式计量数之比,当满足2v逆(CO)=v
正
(H2)时,说明正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,但v逆(CO)=2v(H2)不能说明反应达到平衡状态,c符合;反应前后气体质量不变,
正
容器体积不变,混合气体的密度始终不发生改变,不能说明反应达到平衡状态,d符合。
(4)相同温度下,同一容器中,增大压强,平衡向正反应方向移动,则CO的转化率增大,根据图象知,p1小于p2,温度升高一氧化碳转化率减小,说明升温平衡逆向进行,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)反应是气体体积减小的反应,ΔS<0,低温下满足ΔH-TΔS<0,即低温下能自发进行; (5)CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0,反应是气体体积减小的放热反
应,下列措施中:a.及时分离出CH3OH,减少生成物浓度,平衡正向进行,但反应速率减小,故错误;b.升高温度,平衡逆向移动,故错误;c.增大H2的浓度,化学反应速率加快,平衡正向移动,故正确;
d.选择高效催化剂,化学反应速率加快,平衡不移动,故错误。 答案:(1)3 0.15 > (2)增大 (3)c、d (4)小于 小于 低温 (5)c
8.(19分)(2017·南阳模拟)硫酸是基础化工的重要产品,硫酸的消费量可作为衡量一个国家工业发展水平的标志。生产硫酸的主要反应为
SO2(g)+1/2O2(g)
SO3(g)
(1)恒温恒容下,平衡体系中SO3的体积分数φ(SO3)和y与SO2、O2的物质的量之比[n(SO2)/n(O2)]的关系如图1:则b点n(SO2)/n(O2)=________;y为________(填编号)。 A.平衡常数 B.SO3的平衡产率 C.O2的平衡转化率 D.SO2的平衡转化率
(2)Kp是以各气体平衡分压代替浓度平衡常数Kc中各气体的浓度的平
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