甲醇可以与水蒸气反应生成氢气,反应方程式如下: CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g);△H>0 (1)一定条件下,向体积为2L的恒容器密闭容器中充入1molCH3OH(g)和3molH2O(g),20s后,测

问题描述:

甲醇可以与水蒸气反应生成氢气,反应方程式如下:
CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g);△H>0

(1)一定条件下,向体积为2L的恒容器密闭容器中充入1molCH3OH(g)和3molH2O(g),20s后,测得混合气体的压强是反应前的1.2倍,则用甲醇表示该反应的速率为______.
(2)判断(1)中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)______.
①v(CH3OH)=v(CO2
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
(3)如图中P是可*平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1molCH2OH(g)和2molH2O(g),向B容器中充入1.2molCH3OH(g)和2.4molH2O(g),两容器分别发生上述反应.
已知起始时容器A和B的体积均为aL.试回答:
①反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL,容器B中CH3OH转化率为______A、B两容器中H2O(g)的体积百分含量的大小关系为:B(填“>”、“<”、“=”)______A.
②若打开K,一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为______L(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响).

(1)依据化学平衡三段式列式计算,设反应的甲醇物质的量为x
                CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)
起始量(mol)     1        3         0       0
变化量(mol)    x         x         x        3x
20s量 (mol)   1-x      3-x         x      3x
20s后,测得混合气体的压强是反应前的1.2倍,4+2x=1.2×4
x=0.4mol
v(CH3OH)=

0.4mol
2L
20s
=0.01mol/L•s;
故答案为:0.01mol/L•s;
(2)可逆反应达到平衡状态的依据是正逆反应速率相同,
①v(CH3OH)=v(CO2)是反应速率之比等于化学方程式计量数之比,不能说你反应达到平衡,故①不符合;
②反应前后气体质量不变,容器体积不变,反应过程中密度不变,混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡,故②不符合;
③反应前后气体物质的量增大,质量守恒,混合气体的平均相对分子质量不变,说明反应达到平衡状态,故③符合;
④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化是平衡标志,故④符合;
故答案为:③④;
(3)①B容器的体积变为原来的1.5倍,增加的气体的物质的量为3.6 mol×0.5=1.8 mol,依据化学方程式可知增加2mol,反应甲醇1mol,则反应的甲醇的物质的量为0.9 mol,CH3OH的转化率=
0.9mol
1.2mol
×100%=75%.A是恒容反应容器,B是恒压反应容器.B容器充入1.2molCH3OH(g) 和2.4molH2O(g)与B容器充入1molCH2OH(g)和2molH2O(g),是等效平衡.反应方程式中生成物气体增多,反应时A容器压强比B容器大,所以A中平衡时相当于B平衡后的加压,加压平衡向逆反应方向移动,A容器中H2O百分含量增多,填B“<A”;
故答案为:75%;<;
②打开K时,AB组成一个等温等压容器,相应的起始投入总物质的量与平衡的总体积成正比,设打开K重新达到平衡后总的体积为x,则x:(3+3.6)=1.5a:3.6
求得x=2.75a,所以B的体积为2.75a-a=1.75a,
故答案为:1.75a.