Question

12．在一定溫度下的2L固定容積的密閉容器中，通入2mol CO₂和3mol H₂，發(fā)生的反應(yīng)為CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-akJ．mol^-1（a＞0），測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
（1）能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是AB（填序號）；
A．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間的變化而變化
C．單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O
D．反應(yīng)中H₂O與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1，且保持不變
（2）從0min到10min，v（H₂）=0.075 mol•L^-1•min^-1；
（3）下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大的是CD（填序號）；
A．升高溫度                 B．恒溫恒容下充入He（g）
C．將H₂O（g）從體系中分離     D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂
（4）該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.20（保留兩位有效數(shù)字）．若使該反應(yīng)K=l，則可以改變以下D（填序號）條件．
A．增大壓強(qiáng)    B．增大反應(yīng)物濃度   C．降低溫度      D．升高溫度    E．加入催化劑．

Answer 1

分析 （1）①平衡狀態(tài)的標(biāo)志可以兩個方兩去判斷，一、是看正逆反應(yīng)速是否相等，二是各組分的濃度和分?jǐn)?shù)是否隨時間的改變而改變；也可以抓住未平衡時是個變量，現(xiàn)在不變說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)了，來解決問題；
（2）計算二氧化碳的反應(yīng)速率，結(jié)合速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比計算氫氣的反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計算得到；
（3）根據(jù)外界條件的改變來判斷平衡移動方向，然后去分析分子和分母的變化情況；
（4）用三行式來求平衡時的各組分濃度，然后代入平衡常數(shù)表達(dá)式求解，要注意代入平衡常數(shù)表達(dá)式是平衡濃度，平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度變平衡常數(shù)才變，到底如何變，還要看反應(yīng)的熱效應(yīng)；

解答 解：（1）①未平衡時是個變量，現(xiàn)在不變說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)了，
A．未平衡CO₂的體積分?jǐn)?shù)是個變化的量，現(xiàn)在混合氣體CO₂的體積分?jǐn)?shù)保持不變，說明已經(jīng)平衡了，故A正確；
B．未平衡時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是個變化的量，現(xiàn)在不隨時間的變化而變化，說明已經(jīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．單位時間內(nèi)每消耗1.2mol H₂，向正方向，同時生成0.4mol H₂O，也向正方向，不能反映正逆反應(yīng)之間的關(guān)系，故C錯誤；
D．反應(yīng)中H₂O與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1，且保持不變，不能說明各自的量不再隨時間的變化而變化，故C錯誤；
故選AB；
（2）從0min到10min，v（CO₂）=$\frac{1.0mol/L-0.75mol/L}{10min}$=0.025mol/L•s，v（H₂）=3v（CO₂）=0.025mol/L•s×3=0.075mol/L•s，
故答案為：0.075 mol•L^-1•min^-1；
（3）A．升高溫度，平衡逆向移動，故比值減小，故A不選；
B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動，故比值不變，故B不選；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動，故比值變大，故選C；
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，故比值變大，故選D；
故答案為CD；
（4）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
初始（mol/L） 1        1.5        0         0
變化（mol/L） 0.25     0.75     0.25      0.25
平衡（mol/L） 0.75     0.75      0.25      0.25
所以 K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.7{5}^{3}}$=0.20，
而平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，只有通過改變溫度來改變平衡常數(shù)，正反應(yīng)量放熱反應(yīng)，降低溫度，K值變大，
故答案為：0.20；D．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)知識，學(xué)生要學(xué)會三行式在解題中的應(yīng)用，綜合性強(qiáng)，但難度不大．