Question

6．工業(yè)上“固定”和利用CO₂能有效地減輕“溫室”效應，可用CO2生產燃料甲醇：
CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1
（1）在相同溫度和容積不變時，能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是BC．
A．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1
B．容器內壓強保持不變
C．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1
D．容器內的密度保持不變
（2）一定溫度下，將6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖所示（實線）．圖中數(shù)據(jù)a（1，6）代表的意思是：在1min時H₂的物質的量是6mol．
①a點正反應速率大于 逆反應速率（填“大于”、“等于”或“小于”），在1～3min內的平均反應速率v（H₂）=0.83mol•L^-1min^-1．
②僅改變某一實驗條件時，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示，曲線I對應的實驗條件改變是升高溫度，曲線II對應的實驗條件改變是增大壓強．
（3）甲醇可用于制作燃料電池，若電解質溶液為酸性，負極的電極反應式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）可逆反應達到平衡狀態(tài)，一定滿足正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據(jù)此進行判斷；
（2）①根據(jù)圖象中氫氣的物質的量變化判斷反應進行的方向，然后判斷正逆反應速率大小；v=$\frac{△c}{△t}$進行計算求解；
②曲線Ⅰ的反應速率大于原反應，達到平衡時氫氣的物質的量增大，說明平衡向著逆向移動；曲線Ⅱ的反應速率大于原反應，達到平衡時氫氣的物質的量減小，說明平衡向著正向移動；
（3）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）A．平衡時各物質物質的量之比決定于開始加入物質的多少和反應限度，與平衡狀態(tài)無關，所以n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1，不能判斷正逆反應速率是否相等，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．該反應是體積減小的反應，容器內壓強保持不變，表明正逆反應速率相等，各組分的濃度不再變化，達到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C．當H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1時才能表示正逆反應速率，且滿足計量數(shù)關系，說明達到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．容器內的密度保持不變，反應方程式兩邊都是氣體，氣體的總質量不變，容器的容積固定，所以反應過程中氣體的密度始終不變，所以密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D錯誤；
故選BC；
（2）①根據(jù)圖象可知，a到b過程中氫氣的物質的量減小，說明反應向著正向移動，正反應速率大于逆反應速率，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{8-3}{2}}{3}$=0.83mol•L^-1min^-1，
故答案為：大于； 0.83mol•L^-1min^-1；
②由曲線Ⅰ的反應速率增大，且達到平衡時氫氣的物質的量增大，平衡向著逆向移動，該反應為放熱反應，說明升高了溫度，正逆反應速率都增大，平衡向著逆向移動，氫氣的轉化率減小；
根據(jù)曲線Ⅱ的曲線可知，反應速率比原反應增大，達到平衡時氫氣的物質的量減小，平衡向著正向移動，該反應是體積縮小的反應，說明增大了壓強，正逆反應速率都增大，平衡性在正向移動，氫氣的轉化率增大，
故答案為：升高溫度；增大壓強；
（3）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，所以負極反應式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、原電池電極反應式書寫、化學平衡的計算等知識，題目難度較大，涉及的知識點較多，充分考查了學生對書寫知識的掌握情況．