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14.(1)在一定条件下,容积为 10L密闭容器中发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g);△H>0
将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入该密闭容器10min时有0.1mol CO生成,则10min内该反应的平均速率υ(H2)0.003mol/(L.min).
(2)在压强为0.1MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) 平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图.
①该反应的△H<0 (填“<”、“>”或“=”).
②100℃时该反应的平衡常数K=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$(用含a、V的代数式表示).
③在温度容积不变的情况下,向该密闭容器再增加 2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率增大(填“增大”、“减小”或“不变”).平衡常数不变(填“增大”、“减小”或“不变”)
④在某温度下,向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2反应生成CH3OH(g),达到平衡时CO的转化率为80%,此时容器内的压强为开始时的0.6倍.

分析 (1)根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CO),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);
(2)①由图象可知,压强一定时,随温度升高CO的转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应;
②A点CO的转化率为0.5,则转化的CO为0.5a mol,则:
            CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol):a     2a        0
变化量(mol):0.5a   a        0.5a
平衡量(mol):0.5a   a       0.5a
再根据平衡常数K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$计算;
③在温度容积不变的情况下,向该密闭容器再增加 2a mol H2,平衡正向移动,CO转化率增大,平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变;
④根据平衡时CO的转化率为80%,计算参加反应CO的物质的量,利用差量法计算气体物质的量减小,进而计算平衡时混合气体总物质的量,恒温恒容下,压强之比等于其物质的量之比.

解答 解:(1)v(CO)=$\frac{\frac{0.1mol}{10L}}{10min}$=0.001mol/(L.min),速率之比等于化学计量数之比,则v(H2)=3v(CO)=0.003mol/(L.min),
故答案为:0.003mol/(L.min);
(2)①由图象可知,压强一定时,随温度升高CO的转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,该反应的△H<0,
故答案为:<;
②A点CO的转化率为0.5,则转化的CO为0.5a mol,则:
             CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol):a      2a        0
变化量(mol):0.5a    a        0.5a
平衡量(mol):0.5a    a        0.5a
平衡常数K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$=$\frac{\frac{0.5a}{V}}{\frac{0.5a}{V}×(\frac{a}{V})^{2}}$=$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$,
故答案为:$\frac{{V}^{2}}{{a}^{2}}$;
③在温度容积不变的情况下,向该密闭容器再增加 2a mol H2,平衡正向移动,CO转化率增大,平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,
故答案为:增大;不变;
④平衡时CO的转化率为80%,参加反应CO的物质的量为2.5mol×80%=2mol,
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)物质的量减小
1                            2
2mol                         4mol
故平衡时混合气体总物质的量为2.5mol+7.5mol-4mol=6mol,恒温恒容下,压强之比等于其物质的量之比,故此时容器内的压强为开始时的$\frac{6mol}{2.5mol+7.5mol}$=0.6倍,
故答案为:0.6.

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象、反应速率计算等,较好的考查学生分析能力、知识运用与获取信息的能力,题目难度中等.

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