Question

（Ⅰ）下图中，P为一可自由滑动的活塞，关闭K，分别向容器A、B中各充入1 mol X、1 mol Y，起始时，V_A＝a L，V_B＝0.8a L（连通管的体积忽略不计），在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中各自发生下述反应：3X（g）＋3Y（g）2Z（g）＋2W（g），达平衡时，V_B＝0.6a L。回答下列问题：

（1）达到平衡时B中X的转化率为________________。

（2）平衡时A、B中混合气体的平均相对分子质量的关系是：M_A____________M_B（填“>”、“＝”或“<”）。

（3）打开K，一段时间后反应再次达到平衡，则B的体积为____________L。

（Ⅱ）工业中采用适当的催化剂利用反应CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）来制取甲醇。

（4）维持体系的压强一定，温度为T时，在体积为2.0 L的封闭容器内充入0.6 mol CO和0.4 mol H₂，达到平衡时含有0.15 mol CH₃OH（g），则该反应平衡常数K＝________（保留两位小数），此时向容器中再通入0.7 mol CO气体，则此平衡将____________（填“正向”、“不”或“逆向”）移动。

Answer

（Ⅰ）（1）75% （2）< （3）0.2a （Ⅱ）（4）65.33 逆向

【解析】

试题：（1）B为恒温恒压，反应前后体积之比等于物质的量之比，令平衡后B中混合气体的物质的量为n，则：0.8aL：0.6aL=2mol：n，解得n=1.5mol。

3X（g）+3Y（g）2Z（g）+2W（g），

起始量（mol）1 1 0 0

转化量（mol）x x x/3 x/3

平衡：（1－x）＋（1－x）＋2x/3＋2x/3＝1.5

解得x＝0.75

所以达到平衡时B中X的转化率为75%；

（2）A为恒温恒容条件，B为恒温恒压条件，B容器体积减小，压强增大，平衡正向进行，气体物质的量减小，混合气体质量不变，根据M=m/n可判断得MA＜MB；

（3）打开K达到平衡时，混合气体压强应该与第一次平衡时B的压强相同，该反应是在等温等压条件下进行的反应，AB中反应开始物质的量是4mol，等温等压下，气体的物质的量之比等于体积之比，则打开K时达到平衡状态容器体积应该是原来B容器体积的2倍，为1.2aL，因为VA=a L，则B的体积=1.2aL-aL；

（4） CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

起始量（mol） 0.6 0.4 0

转化量（mol） 0.15 0.3 0.15

平衡量（mol） 0.45 0.1 0.15

则

解得V＝1.4L

所以该反应平衡常数K＝

此时向容器中再通入0.7 mol CO气体，则，解得V1＝2.8L

此浓度熵Q＝＞65.33，所以平衡将逆向移动。