Question

【題目】節能減排已經成為全社會的共識，浙江省在原先推行乙醇汽油的基礎上，開始試點甲醇汽油即在汽油中添加一定量的甲醇，根據檢測的數據分析認為，若寧波全市的140余萬輛機動車全部使用甲醇汽油，一年內能減少有害氣體一氧化碳排放將近100萬噸。甲醇常利用煤氣化過程中生成的CO和來制備：CO+2H2CH3OH，

請根據圖示回答下列問題：

(1)關于該反應的下列說法中，正確的是______填字母：

A.， ， C.， ，

(2)現進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO和，凈測得CO和的濃度隨時間變化如圖所示，從反應開始到平衡，CO的平均反應速率υ（CO）=______，該反應的平衡常數______。

(3)判斷該可逆反應達到化學平衡狀態的標志是______(填字母)。

a．υ生成(CH3OH)=υ消耗(CO)

b．混合氣體的密度不再改變

c．混合氣體的平均相對分子質量不再改變

d．CO、H2、CH3OH的濃度均不再變化

e. 混合氣體的壓強不再改變

(4)恒容條件下，達到平衡后，下列措施中能使增大的有______。

A.升高溫度 B.充入He氣 C.再充入1molCO和 D.使用催化劑

(5)若在一恒容的密閉容器中充入1molCO和，達到平衡時測的混合氣體的壓強是同溫同壓下起始的0.6倍（此過程三種物質均處于氣態）則平衡時混合氣體的平均摩爾質量______。（結果保留3位有效數字）

Answer 1

【答案】C 0.075mol/(Lmin) cde C 17.8

【解析】

(1) 對于反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，氣體的物質的量減少，即體系的混亂度降低，則△S<0，由能量變化圖（2）看出，生成物的總能量低于反應物的總能量，可見反應為放熱反應，則△H<0，綜上，△S<0，△H<0；

答案選C。

(2) 在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO和3molH2，根據濃度變化圖，從反應開始到平衡，CO的物質的量濃度改變量為△c=1mol/L0.25mol/L=0.75mol/L，時間△t=10min，則CO的平均速率為υ(CO)==0.075mol/(Lmin)；

反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，反應的平衡常數表達式為：K=，根據濃度變化圖，平衡時，c(CO)=0.25mol/L，c(H2)=3mol/L2×(10.25)mol/L=1.5mol/L，c(CH3OH)=0.75mol/L，則平衡常數為K=。

答案為：0.075mol/(Lmin)；。

(3) a．υ生成(CH3OH)和υ消耗(CO)都為正反應方向的速率，不能說明反應是否達到平衡狀態；

b．混合氣的質量始終不變，在體積不變時，混合氣體的密度始終不變，氣體的密度不變不能說明反應是否達到平衡狀態；

c．反應體系質量守恒，物質的量隨著反應進行逐漸減小，混合氣體的平均相對分子質量逐漸減小，混合氣體的平均相對分子質量不再改變，反應達到平衡；

d．CO、H2、CH3OH的濃度均不再變化，即體系中各組分的含量不在變化，可以作為判斷反應達到平衡的依據；

e. 該反應正反應是氣體分子數減小的反應，建立平衡過程中氣體分子物質的量減小，體系壓強減小，混合氣體的壓強不再改變，能作為反應體系達到平衡的依據 ；

答案為： cde ；

(4) 反應為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在恒容條件下，達到平衡后，改變反應條件，

A. 反應的焓變△H<0，為放熱反應，升高溫度，反應平衡向逆反應方向移動，導致減小，故A不符合題意；

B. 恒容條件下充入He，由于He并不參加化學反應，且不改變體系中各組分的濃度，對化學平衡不產生影響，不變，故B不符合題意；

C. 再充入1molCO和3molH2，增加了反應物濃度，相當于增大壓強，使平衡向正反應方向移動，可以使增大，故C符合題意；

D. 使用催化劑只能縮短反應到達平衡的時間，不改變化學反應的平衡狀態，則不變，故D不符合題意；

答案選C。

(5)同溫同體積時，氣體的壓強之比等于物質的量之比，P平衡：P初始 = n（平衡）： n（初始）= n（平衡）：（1mol+2mol）=0.6，則n（平衡）=1.8 mol，初始時體系的總質量與平衡時體系的總質量相等，則m（平衡）=m（初始）=1mol×28g/mol+ 2mol×2g/mol=32g，則平衡時混合氣體的平均摩爾質量=17.8g/mol；

答案為：17.8