Question

甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H₂在一定条件下，发生如下反应制得：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)。请根据图示回答下列问题：

(1)从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示平均反应速率v(H₂)＝________，CO的转化率为________。

(2)该反应的平衡常数表达式为________________，温度升高，平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)若在一体积可变的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H₂和1 mol CH₃OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则加入各物质后该反应向________(填“正”或“逆”)反应方向移动，理由是___________________________________________________。

Answer 1

解析　(1)根据图一可知，反应开始到达到平衡的过程中CO的浓度变化为0.75 mol·L^－1，所以CO的反应速率为v(CO)＝0.75 mol·L^－1÷10 min＝0.075 mol·L^－1·min^－1，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(H₂)＝2v(CO)＝2×0.075 mol·L^－1·min^－1＝0.15 mol·L^－1·min^－1，CO的转化率为×100%＝75%。

(2)该反应的平衡常数表达式为K＝。根据图二可知，反应物的能量比生成物的能量高，所以正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。

(3)因为反应物和生成物都是气体，反应过程中质量不变，气体的密度ρ＝m/V。密度增大，说明容器的体积减小，因为反应在恒压的条件下进行，容器体积减小，说明反应后气体的物质的量减少，因为正反应方向是气体物质的量减少的反应，所以平衡向正反应方向移动。

答案　(1)0.15 mol·L^－1·min^－1　75%　(2)K＝　减小　(3)正　反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积减小，平衡正移