Question

13．在$\frac{C{u}_{2}O}{ZnO}$做催化剂的条件下，将1molCO（g）和2molH₂（g）充入容积为2L的密闭容器中合成CH₃OH（g），反应过程中，CH₃OH（g）的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示：
根据题意回答下列问题：
①在300℃时，平衡常数K=100；
②在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=0.25mol•L^-1•S^-1．
③若其它条件不变，对处于Z点的体系，将体积压缩至原来的$\frac{1}{2}$，达到新的平衡后，下列有关该体系的说法正确的是bc．
a．氢气的浓度与原平衡比减少 b．正、逆反应速率都加快
c．甲醇的物质的量增加 d．重新平衡时$\frac{n（CO）}{n（C{H}_{3}OH）}$增大．

Answer 1

分析 ①在300℃时，达平衡时CH₃OH的平衡物质的量为0.8mol，结合方程式CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH计算各物质的平衡浓度，可计算平衡常数；
②在500℃时，达平衡时CH₃OH的平衡物质的量为0.5mol，可计算消耗氢气的物质的量，进而计算反应速率；
③缩小容器的体积相当于加压，然后根据压强对浓度、速率和化学平衡的影响来解答．

解答 解：①在300℃时，达平衡时CH₃OH的平衡物质的量为0.8mol，
                        CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH
起始（mol/L）     0.5            1             0
转化（mol/L）      0.4            0.8         0.4
平衡（mol/L）   0.1              0.2           0.4
K=$\frac{0.4}{0.1×0．{2}^{2}}$=100，
故答案为：100；
②在500℃，反应2S达到平衡，密闭的容器容积为2L，生成CH₃OH的物质的量为0.5mol，v（CH₃OH）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{2s}$=0.125mol•L^-1•s^-1，根据速率之比等于系数比，则氢气的平均反应速率v（H₂）=2v（CH₃OH）=0.25mol•L^-1•s^-1．故答案为：0.25mol•L^-1•S^-1；
③其他条件不变时，将处于Z点的体系体积压缩到原来的一半，容器的体积减小，则压强增大，正逆反应速率都增大，平衡向正向移动，甲醇的物质的量n（CH₃OH）增多，氢气的物质的量n（H₂）减小，但由于体积减小的程度大，故平衡时氢气的浓度反而增大（符合勒夏特列原理），重新平衡时$\frac{n（CO）}{n（C{H}_{3}OH）}$减小；
故答案为：bc．

点评 本题考查化学平衡的影响因素和化学平衡的标志等问题，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目难度中等，注意外界条件对化学平衡移动的影响以及平衡状态的判断角度．