Question

【題目】在恒壓密閉容器中，充入一定量的H2和CO2 發生如下可逆反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）ΔH ＜0，實驗測得反應物在不同溫度下，反應體系中CO2的平衡轉化率與壓強的關系曲線如圖所示。

（1）該反應的ΔS______0（填＞或＜），該反應在_______（填“低溫”或“高溫”）條件下利于自發進行；

（2）比較T1與T2的大小關系：T1__T2（填“＜”、“＝”或“＞”），理由是_______。

（3）在T1和P6的條件下，往密閉容器中充入3 mol H2和1 mol CO2，該反應在第5 min時達到平衡，此時容器的體積為1.8 L；則該反應在此溫度下的平衡常數為____；若溫度不變，壓強恒定在P8的條件下重新達到平衡時，容器的體積變為_____L。

Answer 1

【答案】<低溫＜反應Ⅲ為放熱反應，溫度降低，反應正向移動，所以T1＜T24/27或0.1488/15或0.533

【解析】

（1）根據方程式可知正反應是體積減小的放熱的可逆反應，因此該反應的ΔS＜0；由于ΔG＝ΔH－TΔS＜0時反應自發進行，所以該反應在低溫下自發進行；

（2）反應放熱反應，溫度降低，反應正向移動，二氧化碳的轉化率升高，所以T1＜T2；

（3）在T1和P6的條件下平衡時二氧化碳的轉化率是40%，則根據方程式可知

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

初始量：1mol 3mol 0 0

變化量：0.4mol 1.2mol 0.4mol 0.4mol

平衡量：0.6mol 1.8mol 0.4mol 0.4mol

達到平衡時容器的體積為1.8 L，所以CO2、H2、CH3OH、H2O（g）的濃度分別是（mol·L－1）1/3、1、2/9、2/9，所以平衡常數K＝；若溫度不變，壓強恒定在P8的條件下重新達到平衡時，二氧化碳的轉化率是60%。則

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

初始量：1mol 3mol 0 0

變化量：0.6mol 1.8mol 0.6mol 0.6mol

平衡量：0.4mol 1.2mol 0.6mol 0.6mol

溫度不變，K不變，則

解得V＝8/15 L。