Question

10．工業(yè)上設計用CO₂來生產燃料甲醇，既減少二氧化碳氣體，又得到寶貴的能源物質．為了探究反應原理，現進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，某溫度下發(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）該反應該溫度下，化學平衡常數的值為5.33
（2）下列說法中能作為反應達到平衡狀態(tài)標志的是ABD（填字母）．
A．容器內壓強不再發(fā)生變化
B．平均相對分子質量不再變化
C．c（CO₂）和c（H₂）之比等于1：3
D．相同時間內每斷裂3molH-H鍵，同時斷裂3molO-H鍵
（3）下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$減小的是D
A．再充入1molCO₂和3molH₂          B．將H₂O（g）從體系中分離
C．充入He（g），使體系壓強增大      D．升高溫度．

Answer 1

分析 （1）根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算；
（2）根據化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（3）要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，應使平衡向逆反應方向移動；

解答 解：（1）圖象中得到平衡狀態(tài)二氧化碳濃度為0.25mol/L，甲醇濃度為0.75mol/L，利用化學平衡三行計算方法得到，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（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
平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，則K=$\frac{[C{H}_{3}OH][{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}][{H}_{2}]^{3}}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
故答案為：5.33；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0KJ/mol，反應是氣體體積減小的放熱反應，
A．反應前后氣體物質的量變化，當容器內壓強不再發(fā)生變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．反應前后氣體物質的量變化，氣體質量不變，若平均相對分子質量不再變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．c（CO₂）和c（H₂）之比等于1：3是反應之比，不能說明正逆反應速率相同，故C錯誤；
D．生成物中H-O鍵不是一種物質中的化學鍵，甲醇和水分子中H-O鍵一定是1：2，依據化學方程式可知相同時間內每斷裂3molH-H鍵，同時斷裂3molO-H鍵，能說明正逆反應速率相同，故D正確；
故選ABD．
（3）要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$減小，應使平衡向逆反應方向移動，
A．再充入1mol CO₂和3mol H₂，增大反應物濃度，平衡向正反應方向移動，則比值增大，故A錯誤；
B．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應方向移動，比值增大，故B錯誤；
C．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質來說，濃度沒有變化，平衡不移動，比值不變，故C錯誤；
D．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則比值減小，故D正確；
故答案為：D；

點評 本題考查了化學平衡常數的計算，化學平衡狀態(tài)的判斷，影響化學平衡的因素，注意當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，但不為0，題目難度中等．