Question

隨著人類對(duì)溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了各國(guó)的普遍重視． 目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在485℃時(shí)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)合成甲醇．
（1）請(qǐng)完成CO₂和3mol H₂反應(yīng)合成甲醇的熱化學(xué)方程式：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+

 

（

 

），△H=-49.0kJ/mol
（2）測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

mol/（L?min）．
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
據(jù)圖中提供的數(shù)據(jù)計(jì)算在該溫度下的K值．K=

 

．（保留三位有效數(shù)字）
（3）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

（多選扣分）．
A．容器中壓強(qiáng)不變的狀態(tài)       
B．混合氣體中 c（CO₂）不變的狀態(tài) 
C．v_逆（H₂O）=3v_正（H₂）           
D．混合氣體的密度保持不變的狀態(tài)
E．用CO₂、H₂、CH₃OH的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為1：3：1的狀態(tài)
F．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
（4）下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

 

．
A．升高溫度                        B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．將H₂O（g）從體系中分離            D．再充入1mol CO₂和3mol H₂．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)原子守恒完成方程式；
（2）①根據(jù)v=

△c

△t

結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算反應(yīng)速率；
②根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計(jì)算；
（3）根據(jù)達(dá)到平衡狀態(tài)，各組分的濃度不變，正逆反應(yīng)速率相等進(jìn)行判斷；
（4）根據(jù)使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)分析．

解答： 解：（1）根據(jù)原子守恒可知，方程式右邊比左邊少2個(gè)H原子、1個(gè)O原子，組成的物質(zhì)為H₂O，該溫度下為氣態(tài)，
故答案為：H₂O（g）；
（2）①v（CO₂）=

1.00mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），
則v（H₂）=3×v（CO₂）=0.225mol/（L?min），
故答案為：0.225；
②平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，即k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

；
達(dá)到平衡時(shí)，c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂O）根據(jù)反應(yīng)方程式，反應(yīng)氫氣的消耗難度為二氧化碳的3倍，所以平衡狀態(tài)時(shí)氫氣的濃度為：0.75mol/L；c（H₂O）=0.75mol/L，
K=

0.75×0.75

0.25×0.753

≈5.33，
故答案為：

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

；5.33；
（3）A．容器中壓強(qiáng)不變的狀態(tài)，反應(yīng)兩邊氣體的體積不相等，壓強(qiáng)不變，證明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體中 c（CO₂）不變的狀態(tài)，各組分的濃度不變，正逆反應(yīng)速率，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C．v_逆（H₂O）=3v_正（H₂），逆反應(yīng)速率大于正逆反應(yīng)速率，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．混合氣體的密度保持不變的狀態(tài)，反應(yīng)兩邊都是氣體，容器的容積不變，氣體的密度始終不變，所以密度無(wú)法判斷平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
E．用CO₂、H₂、CH₃OH的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為1：3：1的狀態(tài)，反應(yīng)速率的大小，無(wú)法判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，故E錯(cuò)誤；
F．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)，反應(yīng)兩邊氣體的體積不相等，質(zhì)量相等，平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變，說(shuō)明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故F正確；
故答案為：A B F              
（4）A．該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．充入He氣，參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，生成物濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C正確；
D．再充入1molCO₂和3molH₂，反應(yīng)物濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故D正確．
故答案為：CD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)以及電化學(xué)等知識(shí)，題目難度不大，注意把握影響平衡移動(dòng)的因素以及平衡移動(dòng)方向的判斷．