Question

過(guò)度排放CO₂會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，科學(xué)家正在研究如何將CO₂轉(zhuǎn)化為可利用的資源．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1L固定體積的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＞0，經(jīng)測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
（1）從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=

 

；
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

；
（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 b．v正（H₂）=v逆（H₂O）c．混合氣體中c（H₂O）不變 d．c（CO₂）=c（CH₃OH）
（4）下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是

 

（填字母）．
a．升高溫度 b．將CH₃OH（g）及時(shí)液化抽出c．選擇高效催化劑 d．再充入H₂O（g）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）二氧化碳是反應(yīng)物隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大；10nim內(nèi)達(dá)到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L；根據(jù)c=

△c

△t

計(jì)算△c（CO₂）；
（2）平衡常數(shù)等于生成物的濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪之積除以反應(yīng)物的濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪之積，
（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）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的影響因素和條件逐項(xiàng)分析判斷：
A、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行；
B、將CH₃OH（g）及時(shí)液化抽出，減小生成物的量平衡正向進(jìn)行；
C、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學(xué)平衡；
D、再充入H₂O（g），增加生成物濃度，平衡逆向進(jìn)行．

解答： 解：二氧化碳是反應(yīng)物隨反應(yīng)進(jìn)行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大；10nim內(nèi)達(dá)到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L，則：
（1）v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），故答案為：0.075mol/（L?min）；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

c(H2O)?c(CH3OH)

c(CO2)?c3(H2)

，故答案為：

c(H2O)?c(CH3OH)

c(CO2)?c3(H2)

；
（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、∵平衡時(shí)v_逆（H₂O）=3v_正（H₂），∴當(dāng)v_正（H₂）=v_逆（H₂O）時(shí)，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c、混合氣體中H₂O濃度不變時(shí)，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c正確；
d、CH₃OH和CO₂濃度是否相等與初始量有關(guān)，還與轉(zhuǎn)化率有關(guān)，不能依次判斷平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：ac；
（4）a、反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向進(jìn)行，故a正確；
b、將CH₃OH（g）及時(shí)液化抽出，減小生成物的量，平衡正向進(jìn)行，故b正確；
c、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學(xué)平衡，故c錯(cuò)誤；
d、再充入H₂O（g），增加生成物濃度，平衡逆向進(jìn)行，故d錯(cuò)誤；
故答案為：ab．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)反應(yīng)速率、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)、平衡移動(dòng)等知識(shí)，題目難度中等，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．