Question

目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的客閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，在500℃下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂O（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）從反應開始到平衡，v（H₂）=

 

；
（2）該反應的平衡常數(shù)K=

 

；若溫度提高到800℃，反應達到平衡時，K值

 

（填“增大”，“減少”或“不變”）；若只增大CO₂的濃度，則K值

 

（同上）；
（3）為提高生產效率，工業(yè)生產中常使用適當催化劑．催化劑使反應物速率

 

，而反應物的轉化率

 

．（填“增大”，“減少”或“不變”）
（4）若在500℃，恒容的密閉容器中，起始時加入物質的量為：a mol CO₂、b mol H₂和c molCH₃OH、c mol H₂O，達平衡后，CH₃OH的體積分數(shù)保持不變．則a、b、c的關系為

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

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，由方程式可知氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量3倍為2.25mol/L，根據v=

△c

△t

計算v（H₂）；
（2）化學平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
（3）催化劑能同等程度增大正逆反應速率，不改變化學平衡狀態(tài)；
（4）達平衡后，CH₃OH的體積分數(shù)保持不變，建立的平衡與原平衡為等效平衡．

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）=

2.25mol

10min

=0.225mol/（L?mon），故答案為：0.225mol/（L?mon）；
（2）反應CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

，反應CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，升溫，平衡左移，平衡常數(shù)減小，平衡常數(shù)只與溫度有關，若只增大CO₂的濃度，平衡常數(shù)不變，故答案為：

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

；減少；不變；
（3）催化劑能同等程度增大正逆反應速率，不改變化學平衡狀態(tài)，故答案為：增大；不變；
（4）根據等效平衡，c molCH₃OH、c mol H₂O完全換算成CO₂（g）和H₂O（g），物質的量應為起始加入的量，即應滿足a+c=1，b+3c=3，
故答案為：a+c=1，b+3c=3．

點評：本題考查反應速率計算、化學平衡的影響因素、平衡常數(shù)等，題目難度中等，注意基礎知識的掌握，把握圖象的分析是解答的關鍵．