Question

【題目】甲醇可以與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)方程式如下：CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）△H＞0
（1）一定條件下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入1mol CH3OH（g）和3mol H2O（g），20s后，測(cè)得混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的1.2倍，則用甲醇表示該反應(yīng)的速率為 ．
（2）判斷（1）中可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填序號(hào)） ． ①v正（CH3OH）=v正（CO2）
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發(fā)生變化
（3）圖中P是可自由平行滑動(dòng)的活塞，關(guān)閉K，在相同溫度時(shí)，向A容器中充入1mol CH3OH（g）和2mol H2O（g），向B容器中充入1.2mol CH3OH（g）和2.4mol H2O（g），兩容器分別發(fā)生上述反應(yīng)．已知起始時(shí)容器A和B的體積均為a L．試回答：
①反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器B的體積為1.5a L，容器B中CH3OH的轉(zhuǎn)化率為；A、B兩容器中H2O（g）的體積百分含量的大小關(guān)系為：BA（填“＞”“＜”或“=”）．
②若打開K，一段時(shí)間后重新達(dá)到平衡，容器B的體積為L（連通管中氣體體積忽略不計(jì)，且不考慮溫度的影響）．

Answer 1

【答案】
（1）0.01mol/L?s
（2）③④
（3）75%；＜；1.75a
【解析】解：（1）一定條件下，向體積2L的密閉容器中充入1molCH3OH（g）和3molH2O（g），設(shè)甲醇反應(yīng)物質(zhì)的量為x

	CH3OH（g）+	H2O（g）		CO2（g）+	3H2（g）
起始量（mol）	1	3		0	0
變化量（mol）	x	x		x	3x
某時(shí)刻量（mol）	1﹣x	3﹣x		x	3x

20s后，測(cè)得混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的1.2倍，4+2x=4×1.2，解得x=0.4mol，
v（CH3OH）= =0.01mol/Ls；所以答案是：0.01mol/Ls；（2）CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g），該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)；
①v正（CH3OH）=v正（CO2），是正反應(yīng)速率相同，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤； ②反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，體積不變，混合氣體的密度始終不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；③反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，氣體質(zhì)量不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發(fā)生變化是平衡標(biāo)志，故D正確；
所以答案是：③④；（3）①B容器的體積變?yōu)樵瓉淼?.5倍，增加的氣體的物質(zhì)的量為3.6 mol×0.5=1.8 mol，依據(jù)化學(xué)方程式可知增加2mol，反應(yīng)甲醇1mol，則反應(yīng)的甲醇的物質(zhì)的量為0.9 mol，CH3OH的轉(zhuǎn)化率= ×100%=75%．A是恒容反應(yīng)容器，B是恒壓反應(yīng)容器，B容器充入1.2molCH3OH（g） 和2.4molH2O（g）與B容器充入1molCH2OH（g）和2molH2O（g），是等效平衡．反應(yīng)方程式中生成物氣體增多，反應(yīng)時(shí)A容器壓強(qiáng)比B容器大，所以A中平衡時(shí)相當(dāng)于B平衡后的加壓，加壓平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，A容器中H2O百分含量增多，填B“＜A”；所以答案是：75%；＜；②打開K時(shí)，AB組成一個(gè)等溫等壓容器，相應(yīng)的起始投入總物質(zhì)的量與平衡的總體積成正比，設(shè)打開K重新達(dá)到平衡后總的體積為x，則x：（3+3.6）=1.5a：3.6，解得x=2.75a，所以B的體積為2.75a﹣a=1.75a，
所以答案是：1.75a．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用反應(yīng)速率的定量表示方法和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握反應(yīng)速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．