Question

17．利用反應CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H，可減少CO₂排放，并合成清潔能源．
500℃時，在容積為2L的密閉容器中充入2molCO₂和6molH₂，測得t=5min時，反應達到平衡，此時n（CO₂）=0.5mol．
①從反應開始到平衡，H₂的平均反應速率v（H₂）=0.45mol/（L•min）；該可逆反應的平衡常數為5.33（結果保留兩位有效數字）；平衡時H₂的轉化率為75%．
②若將上述平衡體系的溫度升高至800℃達到新平衡，平衡常數K為5.0，該反應的△H＜（填“＞”、“＜”或“=”）0．
③已知上數條件下H₂的平衡轉化率為a，如果將恒容條件改成恒壓條件，H₂的平衡轉化率為b．則a＜（填“＞”、“＜”或“=”）b．

Answer 1

分析 結合化學反應三行計算列式，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1       3         0         0
變化硫（mol/L） 0.75    2.25      0.75       0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.75      0.75       0.75
①反應速率v=$\frac{△c}{△t}$，平衡常數K=$\frac{c（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
②和①計算得到平衡常數比較，隨溫度升高平衡常數減小，則正反應為放熱反應，若隨溫度升高增大，則正反應為吸熱反應；
③如果將恒容條件改成恒壓條件，反應前后氣體體積減小，所以恒壓條件下為保持恒壓，壓強大于恒容，平衡正向進行氫氣轉化率增大；

解答 解：結合化學反應三行計算列式，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1       3         0         0
變化硫（mol/L） 0.75    2.25      0.75       0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.75      0.75       0.75
①從反應開始到平衡，H₂的反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.25mol/L}{5min}$=0.45mol/（L•min），
平衡常數K=$\frac{c（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
平衡時H₂的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{2.25mol/L}{3mol/L}$×100%=75%，
故答案為：=0.45mol/（L•min）；5.33；75%；
②若將上述平衡體系的溫度升高至800℃達到新平衡，平衡常數K為5.0，和①計算得到平衡常數，隨溫度升高K減小，則正反應為放熱反應，△H＜0，
故答案為：＜；
③如果將恒容條件改成恒壓條件，反應前后氣體體積減小，所以恒壓條件下為保持恒壓，壓強大于恒容，平衡正向進行氫氣轉化率增大，
故答案為：＜．

點評 本題考查了化學反應速率、平衡常數、轉化率計算應用，主要是平衡常數和反應速率影響因素的理解應用，題目難度中等．