一、定性問題定量解決

例1．甲醇是制備工業乙酸的原料，目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇與CO氣體反應來制備。某實驗小組在一個恒壓密閉容器中加入0.20mol CH₃OH和0.22mol CO氣體，發生反應：

一定溫度下達到平衡後測得甲醇的轉化率為60%，容器體積為2L；維持溫度不變，往上述達到平衡的恒壓容器中，再在瞬間通入0.12mol CH₃OH和0.06mol CO和混合氣體，平衡的移動方向為________(填“向左”或“向右”或“不移動”)，理由是__________ 。

錯解剖析：平衡向右移動是普遍性的錯誤。錯因：隻考慮增加反應物，平衡一定右移，忽視了增加反應物的量在恒壓密閉容器中反應物濃度不一定增大，故平衡不一定移動。

正确思維：在恒壓密閉容器中，再增加CH₃OH和CO的量，要分析容器體積是否發生變化，如果容器體積發生變化，所增加的反應物其濃度有否變化。實際上此題應計算并比較K與Q_c的關系，然後再确定平衡移向。由甲醇的轉化率為60%，求得平衡n(CH₃OH)=0.08mol，n(CO)=0.1mol，n(總)= 0.18 mol，容器體積為2L，兩種氣體(CH ₃ COOH為純液體平衡濃度為1)的平衡濃度依次為0.04mol·L ^－1 、0.05mol·L ^－1 ，代入K=1/[ c (CH ₃ OH)× c (CO)]，可求得K=500。再增加CH ₃ OH和CO的量共為0.18mol，總物質的量為原平衡體系的2倍，故容器體積為4L。此時 n (CH ₃ OH)=0.2mol， n (CO)=0.16mol，兩種氣體濃度依次為0.05mol·L ^－1 、0.04mol·L ^－1 ，代入 Q _c =1/[ c (CH ₃ OH)× c (CO)]，可求得 Q _c =500。 Q _c =K，平衡不移動。

二、定量問題定量解決

例2．甲醇是一種重要的可再生能源。通過下列反應可以制備甲醇：

在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 mol H₂，CO 的平衡轉化率随溫度(T)、壓強(P)的變化如圖所示，當達到平衡狀态A時，容器的體積為10 L。如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H₂，則在平衡狀态B時容器的體積為

A．7 L B．2L C．14/3L D．無法計算

錯解剖析：根據平衡狀态A的CO轉化率為50%，可得達平衡時氣體總物質的量為20mol，而平衡狀态B的CO轉化率為80%，可得達平衡時氣體總物質的量為14mol，利用氣體的物質的量之比等于氣體的體積比推知20mol∶14mol =10 L∶V，V=7L。其錯因是氣體的物質的量之比等于體積比的前提條件是同溫同壓，起始狀态A 與B 的壓強相同，但由圖示知平衡狀态A 與B 的壓強不同，故此推理不正确。根據平衡狀态B 的CO轉化率為80%，可得達平衡時氣體總物質的量為14mol，利用氣體的物質的量之比等于氣體的體積比30mol∶14mol= =10 L∶V，V=14/3L。其錯因是平衡狀态A 與B 的壓強不同，且30mol 混合氣體是起始的總物質的量與平衡狀态B 混合氣體的總物質的量不能成正比關系，故選項C錯。不知利用溫度不變時平衡常數K不變的條件求解，隻好誤選D。

正确思維：平衡狀态A的CO轉化率為50%，可得平衡時三種氣體的物質的量分别為n(CO)=5mol，n(H₂)=10mol，n(CH₃OH)=5mol，其平衡濃度依次為0.5mol·L^－1、1mol·L^－1、0.5mol·L^－1，代入K==c(CH₃OH)/[c(CO)·c²(H₂)] ，可求得K=1。平衡狀态B 的CO轉化率為80%，可得達平衡時三種氣體的物質的量分别為 n (CO)=2mol， n (H ₂ )=4mol， n (CH ₃ OH)=8mol，設在平衡狀态B 時容器體積為VL，則三種氣體的平衡濃度依次為2/Vmol·L ^－1 、4/Vmol·L ^－1 、8/Vmol·L ^－1 ，由于A 與B 的溫度均為T ₁ ，平衡常數K不變，代入K表達式可求得V=2。正确答案為B。

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