Question

降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用 CO₂，目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

 

mol/（L?min）；
（2）氫氣的轉化率=

 

；
（3）該反應的平衡常數(shù)為

 

（保留小數(shù)點后2位）；
（4）下列措施中能使平衡體系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

 

．
A．升高溫度
B．充入He（g），使體系壓強增大
C．將H₂O（g）從體系中分離出去
D．再充入1mol H₂
（5）當反應達到平衡時，H₂的物質(zhì)的量濃度為c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反應再一次達到平衡后，H₂的物質(zhì)的量濃度為c₂，則c₁

 

c₂的關系（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)v=

△c

△t

計算；
（2）根據(jù)氫氣的平衡濃度判斷轉化的物質(zhì)的量，進而可計算轉化率；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動；
（5）恒容密閉容器、反應后整個體系的壓強比之前來說減小了，加入氫氣雖然正向移動，但是CO₂（g）濃度較小、CH₃OH（g） 濃度增大、H₂O（g）濃度增大，且平衡常數(shù)不變．

解答： 解：（1）利用三段式解題法計算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.225；
（2）氫氣的轉化率=

2.25

3

=75%，
故答案為：75%；
（3）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，則k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33，
故答案為：5.33；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤；
B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故D錯誤．故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．再充入1mol H₂，增大反應物濃度，平衡向正反應方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確．
故答案為：CD；
（5）若是恒容密閉容器、反應后整個體系的壓強比之前來說減小了，加入氫氣雖然正向移動，平衡移動的結果是減弱這種改變，而不能消除這種改變，即雖然平衡正向移動，氫氣的物質(zhì)的量在增加后的基礎上減小，但是CO₂（g）濃度較小、CH₃OH（g） 濃度增大、H₂O（g）濃度增大，且平衡常數(shù)不變達到平衡時H₂的物質(zhì)的量濃度與加氫氣之前相比一定增大，故c₁＜c₂，故答案為：＜．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡計算以及平衡移動等問題，題目難度較大，注意根據(jù)圖象計算各物質(zhì)的平衡濃度為解答該題的關鍵．