Question

13．CO可用于合成甲醇．在压强为0.1MPa条件下，在体积  为bL的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H₂，在催化剂作用下合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如下图：
（1）该反应属于放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）100℃时，该反应的平衡常数：K=$\frac{{b}^{2}}{{a}^{2}}$（用a、b  的代数式表示）．
（3）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO，2a mol H₂，达到平衡时CO转化率增大（填“增大”“不变”或“减小”）

Answer 1

分析 （1）由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，据此判断；
（2）化学平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{•c}^{2}（{H}_{2}）}$，根据CO的转化率，利用三段式计算出平衡时各组分的物质的量，进而求出平衡时各组分的浓度，代入平衡常数计算；
（3）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动．

解答 解：（1）由图可知，压强一定时，随温度升高，CO的转化率降低，故升高温度平衡向逆反应移动，则正反应为放热反应；
故答案为：放热；
（2）100℃，平衡时CO的转化率为0.5，所以参加反应的CO的物质的量为0.5amol．
           CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；
开始（mol）：a      2a         0
变化（mol）：0.5a    a        0.5a
平衡（mol）：0.5a    a        0.5a
所以平衡时，CO的浓度为$\frac{0.5a}{b}$=$\frac{a}{2b}$，H₂的浓度为$\frac{a}{b}$=mol/L，CH₃OH的浓度为$\frac{0.5a}{b}$=$\frac{a}{2b}$，100℃时该反应的平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{•c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{a}{2b}}{\frac{a}{2b}×（\frac{a}{b}）^{2}}$=$\frac{{b}^{2}}{{a}^{2}}$；故答案为：$\frac{{b}^{2}}{{a}^{2}}$；
（3）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入a mol CO（g）、2a mol H₂（g），等效为在原平衡的基础上增大一倍压强，平衡向正反应移动，CO的转化率增大．
故答案为：增大．

点评 本题考查化学平衡图象、化学平衡有关计算、化学平衡常数、影响化学平衡的因素等知识点，是对知识的综合运用，应加强平时知识的积累，应注意图象的利用来分析解决问题，图象中的信息是解答本题的关键，题目难度中等．