Question

在一定條件下，甲酸甲酯與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）△H=+40.8kJ/mol，甲實(shí)驗(yàn)：在溫度T₁下，在2L恒容密閉系中各組分的起始物質(zhì)的量如下表：

組分	HCOOCH3	H2O	HCOOH	CH3OH
n/mol	8.00	12.00	1.00	3.00

達(dá)平衡時，甲酸甲酯的濃度為3.00mol/L．
乙實(shí)驗(yàn)：在溫度T₁下，在2L恒容密閉系中只加入3.00mol HCOOCH₃和3.00mol H₂O，下列說法不正確的是（　�。�

• A、甲實(shí)驗(yàn)達(dá)到平衡時，反應(yīng)吸收的熱量為81.6kJ
• B、乙實(shí)驗(yàn)中當(dāng)HCOOCH₃、H₂O的濃度分別為1.00mol/L、1.00mol/L時反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)
• C、乙實(shí)驗(yàn)中甲酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率大于甲實(shí)驗(yàn)中甲酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率
• D、若要使達(dá)到平衡時甲實(shí)驗(yàn)和乙實(shí)驗(yàn)的混合氣體中甲酸的百分含量相同，可采取的措施是降低甲的溫度

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：在甲實(shí)驗(yàn)中，
容器的體積為2L，所以達(dá)到平衡時，甲酸甲酯的物質(zhì)的量為6.00mol/L，設(shè)甲中吸收的熱量為x，利用三段式進(jìn)行分析，
           HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）△H=+40.8kJ/mol
起始（mol）    8.00        12.00     1.00      3.00
轉(zhuǎn)化（mol）    2.00         2.00     2.00      2.00 
平衡（mol）    6.00        10.00     3.00      5.00
 反應(yīng)中轉(zhuǎn)化了2mol甲酸甲酯，根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，x=2×40.8KJ=81.6KJ，
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

5 2 × 3 2

10 2 × 6 2

=0.25，HCOOCH₃的轉(zhuǎn)化率為

2

8

×100%=25%，混合氣體中甲酸的百分含量

3

6+10+3+5

×100%=12.5%，
在乙實(shí)驗(yàn)中，
設(shè)平衡時HCOOCH₃、H₂O的物質(zhì)的量為ymol
            HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）
起始（mol）    3           3         0           0
轉(zhuǎn)化（mol）    3-y       3-y      3-y       3-y 
平衡（mol）     y          y        3-y        3-y
根據(jù)平衡常數(shù)K=

3-y 2 × 3-y 2

y 2 × y 2

=0.25，所以y=2，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時HCOOCH₃、H₂O的物質(zhì)的量分別為1.00mol、1.00mol，
甲酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率為

3-2

3

×100%=33.3%，混合氣體中甲酸的百分含量

3-2

2+2+3-2+3-2

×100%=11.1%，再根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響來解答．

解答： 解：在甲實(shí)驗(yàn)中，
容器的體積為2L，所以達(dá)到平衡時，甲酸甲酯的物質(zhì)的量為6.00mol/L，設(shè)甲中吸收的熱量為x，利用三段式進(jìn)行分析，
           HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）△H=+40.8kJ/mol
起始（mol）    8.00        12.00     1.00      3.00
轉(zhuǎn)化（mol）    2.00         2.00     2.00      2.00 
平衡（mol）    6.00        10.00     3.00      5.00
 反應(yīng)中轉(zhuǎn)化了2mol甲酸甲酯，根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，x=2×40.8KJ=81.6KJ，
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

5 2 × 3 2

10 2 × 6 2

=0.25，HCOOCH₃的轉(zhuǎn)化率為

2

8

×100%=25%，混合氣體中甲酸的百分含量

3

6+10+3+5

×100%=12.5%，
在乙實(shí)驗(yàn)中，
設(shè)平衡時HCOOCH₃、H₂O的物質(zhì)的量為ymol
            HCOOCH₃（g）+H₂O（g）?HCOOH（g）+CH₃OH（g）
起始（mol）    3           3         0           0
轉(zhuǎn)化（mol）    3-y       3-y      3-y       3-y 
平衡（mol）     y          y        3-y        3-y
根據(jù)平衡常數(shù)K=

3-y 2 × 3-y 2

y 2 × y 2

=0.25，所以y=2，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時HCOOCH₃、H₂O的物質(zhì)的量分別為1.00mol、1.00mol，
甲酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率為

3-2

3

×100%=33.3%，混合氣體中甲酸的百分含量

3-2

2+2+3-2+3-2

×100%=11.1%，再根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響，可知：
A、根據(jù)上面的分析可知，反應(yīng)中轉(zhuǎn)化了2mol甲酸甲酯，根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，反應(yīng)吸收81.6KJ的熱，故A正確；
B、根據(jù)上面的計(jì)算可知，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時HCOOCH₃、H₂O的物質(zhì)的量分別為1.00mol、1.00mol，HCOOCH₃、H₂O的濃度分別為0.50mol/L、0.50mol/L，所以故B錯誤；
C、乙實(shí)驗(yàn)中甲酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率為33.3%，甲實(shí)驗(yàn)中甲酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率為25%，故C正確；
D、甲實(shí)驗(yàn)的混合氣體中甲酸的百分含量大于乙實(shí)驗(yàn)的混合氣體中甲酸的百分含量，由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低甲的溫度時，甲中甲酸的百分含量減小，可使兩者相等，故D正確；
故選B．

點(diǎn)評：本題主要考查了根據(jù)化學(xué)方程式比較轉(zhuǎn)化率、百分含量以及影響化學(xué)平衡移動的因素，有一定的難度，解題的難點(diǎn)是利用平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算和判斷．