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1molCO₂和3molH₂，一定條件下發(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）下列措施中能使平衡體系中

n(CH3OH)

n(H2)

減少的是

 

．
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1molH₂
（4）下列不能表示反應達到平衡狀態(tài)的是

 

A．體系壓強不再改變      　   B．混合氣體的平均分子質量不再改變
C．容器內的溫度不再改變       D．混合氣體的密度不再改變
E．V（CO₂）：V（H₂）=1：3．

Answer 1

考點：化學平衡建立的過程,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)v=

△c

t

計算二氧化碳的反應速率，再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比求得氫氣反應速率；
（2）根據(jù)二氧化碳的平衡濃度判斷氫氣轉化的物質的量，進而可計算轉化率；
（3）要使n（CH₃OH）/n（H₂）減小，應使平衡向逆反應方向移動，據(jù)此答題；
（4）根據(jù)平衡狀態(tài)的特征判斷；

解答： 解：（1）根據(jù)v=

△c

t

計算得二氧化碳的反應速率為

1-0.25

10

mol/（L?min）=0.075mol/（L?min），根據(jù)化學方程式可知氫氣反應速率為3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），故答案為：0.225mol/（L?min）；
（2）因為體積為1L，據(jù)圖二氧化碳濃度減小了0.75mol/L，即二氧化碳的物質的量為0.75mol，根據(jù)化學方程式，氫氣轉化的物質的量為2.25mol，所以氫氣的轉化率為

2.25

3

×100%=75%，故答案為：75%；
（3）要使n（CH₃OH）/n（H₂）減小，應使平衡向逆反應方向移動，
A．升高溫度，平衡逆向移動，故A正確；
B．充入He（g），使體系壓強增大，各成分的濃度沒變，平衡不移動，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離出去，平衡正向移動，故C錯誤；
D．再充入1molH₂，雖然平衡會正向移動，但由于n（H₂）增加會使n（CH₃OH）/n（H₂）減小，故D正確；
故選AD；
（4）反應處于平衡狀態(tài)時，各組分的濃度或百分含量不再隨時間的變化而變化，正逆反應速率相等，再結合化學方程式可知，
A．由于該反應是體積減小的反應，當體系壓強不再改變時，則說明反應處于平衡狀態(tài)；
B．由于該反應是物質的量減小的反應，氣體質量守恒，所以當混合氣體的平均分子質量不再改變時，則說明反應處于平衡狀態(tài)；
C．由于該反應是放熱反應，容器內的溫度不再改變時，則說明反應處于平衡狀態(tài)；
D．由于反應是在恒容條件下進行，氣體質量守恒，反應過程中密度始終不變，所以混合氣體的密度不再改變不能說明反應是否處于平衡狀態(tài)；
E．反應過程中V（CO₂）：V（H₂）始終是1：3，所以當V（CO₂）：V（H₂）=1：3時，不能說明反應是否處于平衡狀態(tài)；
故答案為：DE．

點評：本題主要考查了化學反應速率的計算、轉化率的計算、影響平衡移動的因素和平衡狀態(tài)的判斷，中等難度，解題時注意基礎知識的靈活運用．