Question

15．工業(yè)上有一種方法有效地開發(fā)利用CO₂，是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，進行如下實驗，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定條件下發(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（CO₂）=0.075mol/（L•min）；
（2）氫氣的轉(zhuǎn)化率=75%；
（3）求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=5.33；
（4）下列措施中能使平衡體系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是AD
A．將H₂O（g）從體系中分離出去
B．充入He（g），使體系壓強增大
C．升高溫度
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
（5）當反應(yīng)達到平衡時，CO₂的物質(zhì)的量濃度為c₁，然后向容器中再加入一定量CO₂，待反應(yīng)再一次達到平衡后，CO₂的物質(zhì)的量濃度為c₂，則c₁＜ c₂（填＞、＜、=）

Answer 1

分析 由圖象可知    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
以此可計算（1）、（2）、（3）題；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動；
（5）當反應(yīng)達到平衡時，CO₂的物質(zhì)的量濃度為c₁，然后向容器中再加入一定量CO₂，平衡正向移動，CH₃OH（g）、H₂O濃度增大，結(jié)合平衡常數(shù)不變判斷．

解答 解：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
（1）v（CO₂）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min），故答案為：0.075；
（2）氫氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{2.25}{3}$×100%=75%，
故答案為：75%；
（3）衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
故答案為：5.33；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，
A．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故A正確；
B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應(yīng)物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯誤；
C．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故C錯誤；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原來基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確．
故答案為：AD；
（5）當反應(yīng)達到平衡時，CO₂的物質(zhì)的量濃度為c₁，然后向容器中再加入一定量CO₂，平衡正向移動，CH₃OH（g）、H₂O濃度增大，由于平衡常數(shù)不變，則CO₂的物質(zhì)的量濃度也增大，
故答案為：＜．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡計算以及平衡移動等問題，為高考常見題型，題目難度較大，注意根據(jù)圖象計算各物質(zhì)的平衡濃度為解答該題的關(guān)鍵．