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13.在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中,均充入0.lmol CO和0.2mol H2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示:下列说法正确的是(  )
A.该反应的正反应为放热反应
B.三个容器容积:①>②>③
C.在P点,CO转化率为75%
D.在P点,向容器②中再充入CO、H2 及 CH3OH 各 0.025mol,此时 v(CO)正<v (CO)逆

分析 A.同一容器中,升高温度,甲醇的体积分数减小,说明升高温度平衡逆向移动;
B.相同温度下,增大压强(缩小容器容积)平衡正向移动,则甲醇的体积分数增大;
C.P点,容器中甲醇的体积分数是50%,同一容器中气体的体积分数等于其物质的量分数,
设此时CO的转化率为x,
该反应中CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
开始(mol)0.1         0.2             0
反应(mol)0.1x       0.2x           0.1x2
平衡(mol)0.1(1-x)  0.2(1-x)     0.1x
甲醇的体积分数=$\frac{0.1x}{0.1(1-x)+0.2(1-x)+0.1x}$×100%=50%
x=0.75
D.设容器体积为VL,P点化学平衡常数K=$\frac{\frac{0.1×0.75}{V}}{\frac{0.1×0.25}{V}×(\frac{0.2×0.25}{V})^{2}}$=1200V2
向容器②中再充入CO、H2 及 CH3OH 各 0.025mol,此时浓度商=$\frac{\frac{0.1×0.75+0.025}{V}}{\frac{0.1×0.25+0.025}{V}×(\frac{0.2×0.25+0.025}{V})^{2}}$

=355.5V2<K.

解答 解:A.同一容器中,升高温度,甲醇的体积分数减小,说明升高温度平衡逆向移动,则正反应是放热反应,故A正确;
B.相同温度下,增大压强(缩小容器容积)平衡正向移动,则甲醇的体积分数增大,根据图知,甲醇的体积分数大小顺序是:①>②>③,说明压强大小顺序是:①>②>③,则容器体积为:①<②<③,故B错误;
C.P点,容器中甲醇的体积分数是50%,同一容器中气体的体积分数等于其物质的量分数,
设此时CO的转化率为x,
该反应中CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
开始(mol)0.1         0.2             0
反应(mol)0.1x       0.2x           0.1x2
平衡(mol)0.1(1-x)  0.2(1-x)     0.1x
甲醇的体积分数=$\frac{0.1x}{0.1(1-x)+0.2(1-x)+0.1x}$×100%=50%
x=0.75,则CO的转化率为75%,故C正确;
D.设容器体积为VL,P点化学平衡常数K=$\frac{\frac{0.1×0.75}{V}}{\frac{0.1×0.25}{V}×(\frac{0.2×0.25}{V})^{2}}$=1200V2,向容器②中再充入CO、H2 及 CH3OH 各 0.025mol,此时浓度商=$\frac{\frac{0.1×0.75+0.025}{V}}{\frac{0.1×0.25+0.025}{V}×(\frac{0.2×0.25+0.025}{V})^{2}}$=355.5V2<K,说明平衡正向移动,则此时 v(CO)正>v (CO)逆,故D错误;
故选AC.

点评 本题考查化学平衡计算及图象分析,为高频考点,侧重考查学生分析判断、计算能力,明确温度、压强对化学平衡影响是解本题关键,注意D中反应方向判断方法,知道化学平衡常数计算方法,题目难度中等.

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需时间/min
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2900120.41.63
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