Question

降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂，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，先進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，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(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H=-49.0kJ/mol．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(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

0.225

mol/（L?min）；
②氫氣的轉(zhuǎn)化率=

75%

；
③該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

5.33

（保留小數(shù)點(diǎn)后2位）；
④下列措施中能使平衡體系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

CD

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

Answer 1

分析：①根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算；
②根據(jù)氫氣的平衡濃度判斷轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，進(jìn)而可計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
③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；
④要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答：解：（1）①利用三段式解題法計(jì)算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
開(kāi)始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.225；
②氫氣的轉(zhuǎn)化率=

2.25

3

×100%=75%，
故答案為：75%；
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，則k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33，
故答案為：5.33；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯(cuò)誤；
B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對(duì)反應(yīng)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，濃度沒(méi)有變化，平衡不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故D錯(cuò)誤．故B錯(cuò)誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原來(lái)基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確．
故答案為：CD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡計(jì)算以及平衡移動(dòng)等問(wèn)題，題目難度較大，注意根據(jù)圖象計(jì)算各物質(zhì)的平衡濃度為解答該題的關(guān)鍵．