Question

19．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(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)，在一定體積的恒容密閉容器中，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）從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.1125mol/（L•min）；
（2）氫氣的轉(zhuǎn)化率=75%；
（3）下列措施中能使平衡體系中$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（{H}_{2}）}$減小的是CD．
A．將H₂O（g）從體系中分離出去       B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．升高溫度                          D．再充入1molH₂
（4）下列不能表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是BE
A．體系壓強(qiáng)不再改變      　    B．混合氣體的密度不再改變
C．容器內(nèi)的溫度不再改變        D．混合氣體的平均分子質(zhì)量不再改變
E．V（CO₂）：V（H₂O）=1：1   F 混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，10min到達(dá)平衡時(shí)△c（CH₃OH）=0.375mol/L，由方程式可知△c（H₂）=3△c（CH₃OH），根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（H₂）；
（2）根據(jù)二氧化碳起始濃度、起始物質(zhì)的量計(jì)算容器體積，再根據(jù)△n=△c•V計(jì)算△n（H₂），進(jìn)而是氫氣轉(zhuǎn)化率；
（3）使平衡體系中$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（{H}_{2}）}$減小，可以使平衡逆向移動(dòng)，注意不能增大甲醇或降低氫氣的量，也可能增大氫氣的量，使平衡正向移動(dòng)；
（4）可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說(shuō)明到達(dá)平衡．

解答 解：（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡時(shí)△c（CH₃OH）=0.75mol/L，由方程式可知△c（H₂）=3△c（CH₃OH）=0.375mol/L×3=1.125mol/L，故v（H₂）$\frac{1.125mol/L}{10min}$=0.1125mol/（L•mon），
故答案為：0.1125mol/（L•mon）；
（2）容器的容積為$\frac{1mol}{0.5mol/L}$=2L，故△n（H₂）=2L×1.125mol/L=2.25mol，則氫氣轉(zhuǎn)化率為$\frac{2.25mol}{3mol}$×100%=75%，
故答案為：75%；
（3）A．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，比值增大，故A錯(cuò)誤；
B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，容器的容積不變，反應(yīng)混合物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，比值不變，故B錯(cuò)誤；
C．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，比值減小，故C正確；
D．再充入1molH₂，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但平衡時(shí)氫氣物質(zhì)的量增大、二氧化碳物質(zhì)的量減小，比值減小，故D正確，
故選：CD；
（4）A．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，容器內(nèi)壓強(qiáng)變化，體系壓強(qiáng)不再改變說(shuō)明到達(dá)平衡，故A正確； 　
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變，故B錯(cuò)誤；
C．容器內(nèi)的溫度不再改變，說(shuō)明反應(yīng)物的量不再變化，反應(yīng)到達(dá)最大限度，到達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；
D．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行平均相對(duì)分子質(zhì)量變化，混合氣體的平均分子質(zhì)量不再改變說(shuō)明到達(dá)平衡，故D正確；
E．未指明正逆速率，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，若分別表示正、逆速率，則反應(yīng)到達(dá)平衡，故E錯(cuò)誤；
F．隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量發(fā)生變化，混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變，說(shuō)明到達(dá)平衡，故F正確，
故選：BE．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、反應(yīng)速率計(jì)算等，題目難度中等，（3）中注意學(xué)生容易只考慮逆向移動(dòng)，忽略增大氫氣正向移動(dòng)情況．