Question

16．二氧化碳是引起“溫室效應”的主要物質，節(jié)能減排、高效利用能源，能夠減少二氧化碳的排放．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)生的反應為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1（a＞0），測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
（1）能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是AB．
A．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的平均相對分子質量不隨時間的變化而變化
C．單位時間內每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4mol H₂O
D．反應中H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比為1：1，且保持不變
（2）下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大的是CD（填選項編號）．
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
（3）計算該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=0.20；若改變條件C（填選項編號），可使K=1．
A．增大壓強   B．增大反應物濃度  C．降低溫度  D．升高溫度  E．加入催化劑．

Answer 1

分析 （1）化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷；
（2）要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，則根據(jù)反應，平衡向正反應方向移動即可；
（3）根據(jù)圖象數(shù)據(jù)結合平衡常數(shù)K的計算公式進行計算，根據(jù)K僅與溫度有關及反應為放熱來判斷改變條件．

解答 解：（1）A．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，則能說明達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體的平均相對分子質量=$\frac{質量}{物質的量}$，混合氣體的質量始終不變，反應前后氣體物質的量不相同，平均相對分子質量不變，說明混合氣體的物質的量不變，則各組分物質的量不變，反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．單位時間內每消耗1.2mol H₂，同時生成0.4molH₂O，不能體現(xiàn)正逆反應，故不能說明達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．H₂O與CH₃OH都是產物，并且按照1：1的比例生成，所以H₂O與CH₃OH的物質的量濃度之比一直為1：1，不能說明達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：AB；
③要使比值增大，則根據(jù)反應，平衡向正反應方向移動即可；
A．升高溫度，平衡逆向移動，所以比值減小，故A錯誤；
B．恒溫恒容下充入He（g），平衡不移動，所以比值不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動，所以比值增大，故C正確；
D．恒溫恒容再充入2mol CO₂和3mol H₂，等效于開始加入4molCO₂和6molH₂，壓強增大，平衡正向移動，所以比值增大，故D正確；
故選：CD；
④由圖象數(shù)據(jù)，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）得
   開始濃度：1          1.5       0       0
  轉化濃度：0.25      0.75      0.25     0.25
  平衡濃度：0.75       0.75     0.25     0.25
所以K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.7{5}^{3}}$=0.20，則要使K=1，又反應放熱所以降低溫度使平衡向正反應方向移動，
故答案為：0.20；C．

點評 本題考查了化學平衡的有關知識，平衡移動影響因素、平衡狀態(tài)的判斷是重點，明確習題中的信息及有關Ka的計算是解答本題的關鍵，題目難度中等．