Question

9．已知CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O，在120℃時(shí)22gCO₂發(fā)生上述反應(yīng)，其反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖1所示（單位為kJ•mol^-1）．
①該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-890 kJ•mol^-1．
②該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）•c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）•c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$．
③在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂反應(yīng)，測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)到化學(xué)平衡，v（H₂）=0.225mol/（L•min），下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的有CD（填字母）．
A．升高溫度       B．加入催化劑     C．將H₂O（g）從體系中分離
D．再充入3mol H₂        E．充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大．

Answer 1

分析 ①由圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，又22gCO₂發(fā)生上述反應(yīng)，放出熱量為896-451=445KJ，據(jù)此書寫熱化學(xué)方程式；
②化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
③由圖2可知，甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減�。�

解答 解：①由圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，又22gCO₂發(fā)生上述反應(yīng)，放出熱量為896-451=445KJ，所以1molCO₂發(fā)生上述反應(yīng)，放出熱量為445KJ×2=890KJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-890 kJ•mol^-1；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-890 kJ•mol^-1；
②可逆反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)k=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）•c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）•c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
故答案為：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）•c（H{\;}_{2}O）}{c（CO{\;}_{2}）•c{\;}^{3}（H{\;}_{2}）}$；
③由圖2可知，10min達(dá)平衡時(shí)甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH₃OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.075mol/（L•min）=0.225mol/（L•min）；
使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減小．
A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯(cuò)誤；
B．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯(cuò)誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
E．充入He（g），反應(yīng)混合物的濃度不變，變化不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故E錯(cuò)誤；
 故答案為：0.225；CD．

點(diǎn)評(píng) 考查平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響因素等，難度不大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握，（5）中只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減小，可以借助平衡常數(shù)分析理解．