甲醇可以與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣,反應(yīng)方程式如下:
CH
3OH(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+3H
2(g);△H>0
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/d1a20cf431adcbef9ac1cfb2afaf2edda2cc9f89.jpg)
(1)一定條件下,向體積為2L的恒容器密閉容器中充入1molCH
3OH(g)和3molH
2O(g),20s后,測(cè)得混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的1.2倍,則用甲醇表示該反應(yīng)的速率為______.
(2)判斷(1)中可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填序號(hào))______.
①v
正(CH
3OH)=v
正(CO
2)
②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
④CH
3OH、H
2O、CO
2、H
2的濃度都不再發(fā)生變化
(3)如圖中P是可自由平行滑動(dòng)的活塞,關(guān)閉K,在相同溫度時(shí),向A容器中充入1molCH
2OH(g)和2molH
2O(g),向B容器中充入1.2molCH
3OH(g)和2.4molH
2O(g),兩容器分別發(fā)生上述反應(yīng).
已知起始時(shí)容器A和B的體積均為aL.試回答:
①反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器B的體積為1.5aL,容器B中CH
3OH轉(zhuǎn)化率為______A、B兩容器中H
2O(g)的體積百分含量的大小關(guān)系為:B(填“>”、“<”、“=”)______A.
②若打開K,一段時(shí)間后重新達(dá)到平衡,容器B的體積為______L(連通管中氣體體積忽略不計(jì),且不考慮溫度的影響).
(1)依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算,設(shè)反應(yīng)的甲醇物質(zhì)的量為x
CH
3OH(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+3H
2(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
變化量(mol) x x x 3x
20s量 (mol) 1-x 3-x x 3x
20s后,測(cè)得混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的1.2倍,4+2x=1.2×4
x=0.4mol
v(CH
3OH)=
=0.01mol/L?s;
故答案為:0.01mol/L?s;
(2)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同,
①v
正(CH
3OH)=v
正(CO
2)是反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,不能說(shuō)你反應(yīng)達(dá)到平衡,故①不符合;
②反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,容器體積不變,反應(yīng)過(guò)程中密度不變,混合氣體的密度不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡,故②不符合;
③反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量增大,質(zhì)量守恒,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故③符合;
④CH
3OH、H
2O、CO
2、H
2的濃度都不再發(fā)生變化是平衡標(biāo)志,故④符合;
故答案為:③④;
(3)①B容器的體積變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍,增加的氣體的物質(zhì)的量為3.6 mol×0.5=1.8 mol,依據(jù)化學(xué)方程式可知增加2mol,反應(yīng)甲醇1mol,則反應(yīng)的甲醇的物質(zhì)的量為0.9 mol,CH
3OH的轉(zhuǎn)化率=
×100%=75%.A是恒容反應(yīng)容器,B是恒壓反應(yīng)容器.B容器充入1.2molCH
3OH(g) 和2.4molH
2O(g)與B容器充入1molCH
2OH(g)和2molH
2O(g),是等效平衡.反應(yīng)方程式中生成物氣體增多,反應(yīng)時(shí)A容器壓強(qiáng)比B容器大,所以A中平衡時(shí)相當(dāng)于B平衡后的加壓,加壓平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),A容器中H
2O百分含量增多,填B“<A”;
故答案為:75%;<;
②打開K時(shí),AB組成一個(gè)等溫等壓容器,相應(yīng)的起始投入總物質(zhì)的量與平衡的總體積成正比,設(shè)打開K重新達(dá)到平衡后總的體積為x,則x:(3+3.6)=1.5a:3.6
求得x=2.75a,所以B的體積為2.75a-a=1.75a,
故答案為:1.75a.