Question

14．2009年12月7日至18日，氣候變化峰會在丹麥首都哥本哈根召開，節(jié)能減排成為會議的重要議題．如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L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）． 測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
（1）判斷該反應(yīng)達到平衡的標志是BC
A．CO₂和甲醇的濃度相等  B．CO₂的百分含量保持不變
C．容器內(nèi)壓強保持不變  D．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變
（2）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），二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為75%．

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)到達平衡時，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)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
（2）根據(jù)三段式計算出反應(yīng)混合物各組分的濃度變化量、平衡時的濃度，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算出v（H₂）；根據(jù)轉(zhuǎn)化率的定義計算平衡時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）A．CO₂和甲醇的濃度相等，而不是不變，故錯誤；  
B．CO₂的百分含量保持不變，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達平衡狀態(tài)，故正確；
C．容器內(nèi)壓強不變，說明氣體的物質(zhì)的量不變，故正確；  
D．容器內(nèi)混合氣體的密度一直保持不變，故錯誤；
故答案為：BC；  
（2）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)三段式計算
             CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：1       3.25           0          0
變化（mol/L）：0.75    2.25           0.75       0.75
平衡（mol/L）：0.25     1             0.75       0.75
從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L．min），平衡時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.75mol/L}{1mol/L}$×100%=75%，故答案為：0.225；75%．

點評 本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計算、平衡狀態(tài)判斷，比較基礎(chǔ)，有利于基礎(chǔ)知識的鞏固，注意判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡．