Question

（1）科學(xué)家用H₂和CO₂生產(chǎn)甲醇燃料．為探究該反應(yīng)原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：某溫度下，在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO₂和3.25mol H₂，在一定條件下反應(yīng)，測(cè)得CO₂、CH₃OH（g）和H₂O（g）的物質(zhì)的量（n）隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示．
①寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

計(jì)算從反應(yīng)開始到3min時(shí)，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

．
②下列措施中一定能使CO₂的轉(zhuǎn)化率增大的是

 

．
A．在原容器中再充入1mol H₂
B．在原容器中再充入1mol CO₂
C．縮小容器的容積   
D．使用更有效的催化劑
E．將水蒸氣從體系中分離出
（2）一定溫度下，在三個(gè)體積均為1.0L 的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=a kJ?mol^-1，

容器 編號(hào)	溫度（℃）	起始物質(zhì)的量（mol）	平衡物質(zhì)的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
Ⅰ	387	0.20	0.080	0.080
Ⅱ	387	0.40
Ⅲ	207	0.20	0.090	0.090

①上述反應(yīng)的a

 

0（填（填“大于”或“小于”），
②容器Ⅰ中反應(yīng)到達(dá)平衡所需時(shí)間

 

容器Ⅲ中反應(yīng)到達(dá)平衡所需時(shí)間（（填“大于”或“小于”或“等于”），
③達(dá)到平衡時(shí)，容器Ⅰ中CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)

 

容器Ⅱ中CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)（填“大于”或“小于”或“等于”），
④若起始時(shí)向容器Ⅰ中充入0.10molCH₃OH、0.15molCH₃OCH₃ 和0.1mol H₂O，則反應(yīng)將向

 

移動(dòng)（填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不”）．

Answer 1

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

專題：

分析：（1）①根據(jù)題目?jī)?nèi)容可知，該工業(yè)方法制取甲醇為二氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇和水；根據(jù)三段式計(jì)算出反應(yīng)混合物各組分的濃度變化量、平衡時(shí)的濃度，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算出v（H₂）；
②CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動(dòng)，根據(jù)影響平衡移動(dòng)的外界因素可以作判斷；
（2）①根據(jù)溫度與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系確定反應(yīng)熱；
②溫度越高，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)時(shí)間越短；
③該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，溫度相同，化學(xué)平衡常數(shù)相同，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同；
④根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的相對(duì)大小判斷反應(yīng)方向，如果濃度商小于平衡常數(shù)，則平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行．

解答： 解：（1）①該工業(yè)方法制取甲醇原理為二氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇和水，反應(yīng)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），根據(jù)三段式可知，
            CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol）：1       3.25           0          0
變化（mol）：0.5      1.5           0.5       0.5
3min時(shí)（mol）：0.5     1.75           0.5       0.5
從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

1.5mol 2L

3min

=0.25mol/（L．min）
故答案為：CO₂+3H₂ CH₃OH+H₂O；    0.25 mol?L^-1?min^-1；
②CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動(dòng)，則
A．在原容器中再充入1mol H₂，平衡正向移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；
B．在原容器中再充入1mol CO₂，CO₂的總物質(zhì)的量在增加，雖然平衡在正向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理可知，CO₂的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
C．縮小容器的容積，相當(dāng)于加壓，由于該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以平衡正向移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．使用更有效的催化劑，對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響，故D錯(cuò)誤；    
E．將水蒸氣從體系中分離出，減小生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故E正確；
故答案為：ACE；
（2）①容器Ⅰ中平衡時(shí)c（CH₃OCH₃）=c（H₂O）=

0.080mol

1.0L

=0.080mol/L，c（CH₃OH）=

0.2mol-0.080mol×2

1.0L

=0.04mol/L，容器Ⅰ中化學(xué)平衡常數(shù)K₁=

0.08×0.08

0.04×0.04

=4，容器Ⅲ中平衡時(shí)c（CH₃OCH₃）=c（H₂O）=

0.090mol

1.0L

=0.090mol/L，c（CH₃OH）=

0.2mol-0.090mol×2

1.0L

=0.02mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K₂=

0.09×0.09

0.02×0.02

=20.25＞4，所以降低溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以a小于0，故答案為：小于；
②容器Ⅰ中的溫度比容器Ⅲ的溫度高，溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到衡所需時(shí)間越短，故答案為：小于；
③恒容條件下，容器Ⅱ相當(dāng)于在容器Ⅰ的基礎(chǔ)上加壓，但由于該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，因此平衡不移動(dòng)，所以容器Ⅰ中的CH₃OH體積分?jǐn)?shù)和容器Ⅱ中的相等，故答案為：等于；
④c（CH₃OH）=0.1mol/L、c（CH₃OCH₃ ）=0.15mol/L、c（H₂O）=0.10mol/L，濃度商=

0.1×0.15

0.1×0.1

=1.5＜4，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：正反應(yīng)方向．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)平衡常數(shù)公式計(jì)算平衡常數(shù)，再結(jié)合濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系、化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商之間的關(guān)系來分析解答，注意該反應(yīng)特點(diǎn)，題目難度中等．