Question

11．在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500^oC下發(fā)生反應(yīng)：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）從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）0.225mol/（L•min）
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為5.33（精確到小數(shù)點后兩位）
（3）下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是ac
a．容器中壓強保持不變
b．混合氣體密度保持不變
c．容器內(nèi)CO₂的分子數(shù)保持不變
d．每消耗1mol CO₂的同時生成1mol H₂O．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，根據(jù)濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比氫氣的濃度變化量，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（H₂）；
（2）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，根據(jù)此計算求解；
（3）平衡時正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，由此分析解答．

解答 解：（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L•min），
故答案為：0.225；
（2）反應(yīng)前氫氣的濃度是3mol/L，所以平衡時氫氣的濃度是3mol/L-2.25mol/L=0.75mol/L，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，故答案為：5.33；
（3）a．容器中壓強保持不變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
b．混合氣體密度保持一直不變，故錯誤；
c．容器內(nèi)CO₂的分子數(shù)保持不變，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
d．每消耗1mol CO₂的同時生成1mol H₂O，都反映正反應(yīng)方向，故錯誤；
故選ac．

點評 本題考查反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡常數(shù)的計算和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷等，難度中等，注意基礎(chǔ)知識的掌握，平衡常數(shù)表達式中的濃度為平衡濃度．