Question

【題目】（Ⅰ）下圖中，P為一可自由滑動的活塞，關閉K，分別向容器A、B中各充入1 mol X、1 mol Y，起始時，VA＝a L，VB＝0.8a L（連通管的體積忽略不計），在相同溫度和有催化劑存在的條件下，兩容器中各自發生下述反應：3X（g）＋3Y（g）2Z（g）＋2W（g），達平衡時，VB＝0.6a L。回答下列問題：

（1）達到平衡時B中X的轉化率為________________。

（2）平衡時A、B中混合氣體的平均相對分子質量的關系是：MA____________MB（填“>”、“＝”或“<”）。

（3）打開K，一段時間后反應再次達到平衡，則B的體積為____________L。

（Ⅱ）工業中采用適當的催化劑利用反應CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）來制取甲醇。

（4）維持體系的壓強一定，溫度為T時，在體積為2.0 L的封閉容器內充入0.6 mol CO和0.4 mol H2，達到平衡時含有0.15 mol CH3OH（g），則該反應平衡常數K＝________（保留兩位小數），此時向容器中再通入0.7 mol CO氣體，則此平衡將____________（填“正向”、“不”或“逆向”）移動。

Answer 1

【答案】（Ⅰ）（1）75% （2）< （3）0.2a （Ⅱ）（4）65.33 逆向

【解析】

試題分析：：（1）B為恒溫恒壓，反應前后體積之比等于物質的量之比，令平衡后B中混合氣體的物質的量為n，則：0.8aL：0.6aL=2mol：n，解得n=1.5mol。

3X（g）+3Y（g）2Z（g）+2W（g），

起始量（mol）1 1 0 0

轉化量（mol）x x x/3 x/3

平衡：（1－x）＋（1－x）＋2x/3＋2x/3＝1.5

解得x＝0.75

所以達到平衡時B中X的轉化率為75%；

（2）A為恒溫恒容條件，B為恒溫恒壓條件，B容器體積減小，壓強增大，平衡正向進行，氣體物質的量減小，混合氣體質量不變，根據M=m/n可判斷得MA＜MB；

（3）打開K達到平衡時，混合氣體壓強應該與第一次平衡時B的壓強相同，該反應是在等溫等壓條件下進行的反應，AB中反應開始物質的量是4mol，等溫等壓下，氣體的物質的量之比等于體積之比，則打開K時達到平衡狀態容器體積應該是原來B容器體積的2倍，為1.2aL，因為VA=a L，則B的體積=1.2aL-aL；

（4） CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol） 0.6 0.4 0

轉化量（mol） 0.15 0.3 0.15

平衡量（mol） 0.45 0.1 0.15

則

解得V＝1.4L

所以該反應平衡常數K＝

此時向容器中再通入0.7 mol CO氣體，則，解得V1＝2.8L

此濃度熵Q＝＞65.33，所以平衡將逆向移動。