Question

【題目】為探究用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇的反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 molH2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1

T溫度下，測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如下圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

① 達(dá)平衡時(shí)，氫氣的平衡濃度為C (H2)＝ 。

② 能夠說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是 (填字母序號(hào)，下同)。

A．恒溫、恒容時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化

B．恒溫、恒容時(shí)，容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化

C．一定條件下，CO、H2和CH3OH的濃度保持不變

D．一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)消耗3 mol H2的同時(shí)生成1 mol CH3OH

③ 下列措施中能使平衡混合物中增大的是______________。

A．加入催化劑 B．充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大

C．將H2O(g)從體系中分離 D．降低溫度

④ 求此溫度(T)下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K ＝ 。若開始時(shí)向該1 L密閉容器中充入1 mol CO2，2molH2，1.5mol CH3OH和1 mol H2O(g)，則反應(yīng)向 （填“正”或“逆”）反應(yīng)方向進(jìn)行。

Answer 1

【答案】（1）① 0.75mol/L； ② AC；③ CD； ④ 5.33或，正。

【解析】

試題分析：（1）①達(dá)到平衡時(shí)生成c(CH3OH)=0.75mol·L－1，則消耗c(H2)=0.75×3mol·L－1=2.25mol，則平衡時(shí)c(H2)=(3/1－2.25)mol/L=0.75mol/L；②A、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，因此壓強(qiáng)不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；B、根據(jù)密度的定義，氣體質(zhì)量不變，恒容狀態(tài)，體積不變，因此密度不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；C、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，當(dāng)組分的濃度不再改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；D、用不同物質(zhì)的反應(yīng)速率，判斷達(dá)到平衡，要求反應(yīng)方向一正一逆，消耗氫氣，生成甲醇，反應(yīng)都是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故錯(cuò)誤；③使用催化劑，化學(xué)平衡不移動(dòng)，此比值不變，故錯(cuò)誤；B、充入He，如果是恒容狀態(tài)，組分的濃度不變，平衡不移動(dòng)，比值不變，故錯(cuò)誤；C、從體系中分離H2O(g)，減少生成物的濃度，平衡右移，甲醇的量增加，因此比值增大，故正確；D、此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡右移，甲醇增大，CO2減少，比值增大，故正確；④根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義，K=0.75×0.75/(0.25×0.753)=16/3，此時(shí)濃度商為1×1.5/(1×23)=0.1875<16/3，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。