Question

【題目】甲醇可以與水蒸氣反應生成氫氣，反應方程式如下：

CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) ΔH＞0。

（1）在一定條件下，向體積為2 L的恒容密閉容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g)，20 s后，測得混合氣體的壓強是反應前的1.2倍，則用甲醇表示的該反應的速率為________。

（2）判斷（1）中可逆反應達到平衡狀態的依據是(填序號)________。

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分子質量不變

④CH3OH、H2O、CO2、H2的濃度都不再發生變化

（3）下圖中P是可自由平行滑動的活塞，關閉K，在相同溫度時，向A容器中充入1 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)，向B容器中充入1.2 mol CH3OH(g)和2.4 mol H2O(g)，兩容器分別發生上述反應。已知起始時容器A和B的體積均為a L。試回答：

①反應達到平衡時容器B的體積為1.5a L，容器B中CH3OH的轉化率為________，A、B兩容器中H2O(g)的體積百分含量的大小關系為B________A(填“＞”“＜”或“=”)。

②若打開K，一段時間后重新達到平衡，容器B的體積為________L(連通管中氣體體積忽略不計，且不考慮溫度的影響)。

Answer 1

【答案】（1）0.01 mol/(L·s)（3分） （2）③④（2分） （3）①75%（3分） ＜（2分） ②1.75a（3分）

【解析】（1）設反應的CH3OH(g)的物質的量為x mol。

CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)

起始量(mol) 1 mol 3 mol

變化量(mol) x mol x mol x mol 3x mol

平衡量(mol) 1- x mol 3- x mol x mol 3x mol

混合氣體的壓強是反應前的1.2倍，則，x=0.4，則用甲醇表示的反應速率為=0.01 mol/(L·s)。

（2）題給反應中各物質都是氣體，氣體總質量始終不變，當容器體積不變時，密度不變。

（3）A為恒溫恒容容器，B為恒溫恒壓容器，

① CH3OH(g)＋H2O(g) CO2(g)＋3H2(g)

起始/mol 1.2 2.4 0 0

轉化/mol x x x 3x

平衡/mol 1.2x 2.4x x 3x

根據pV=nRT知，恒溫恒壓條件下，體積之比等于物質的量之比，，x=0.9，α(CH3OH)= ×100%=75%。②打開K時，A、B組成一個恒溫恒壓容器，設平衡后B容器體積為V L，則有：=，V=1.75a。