Question

1．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+3H₂?CH₃OH+H₂O．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氫氣的轉(zhuǎn)化率=75%；
③能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是A（填編號）
A．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內(nèi)消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O
D．反應(yīng)中CO₂與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1（即圖中交叉點）

Answer 1

分析 ①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CH₃OH），再根據(jù)速率之比等于其化學計量數(shù)之比計算v（H₂）；
②由圖可知，CO₂的起始濃度為1mol/L、平衡時濃度為0.25mol/L，則△c（CO₂）=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，則氫氣濃度變化量為0.75mol/L×=2.25mol/L，轉(zhuǎn)化率=$\frac{濃度變化量}{起始濃度}$×100%；
③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．

解答 解：①由圖可知，平衡時甲醇的濃度為0.75mol/L，則v（CH₃OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L．min），速率之比等于其化學計量數(shù)之比，則v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.225mol/（L．min），
故答案為：0.225；
②由圖可知，CO₂的起始濃度為1mol/L、平衡時濃度為0.25mol/L，則△c（CO₂）=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，則氫氣濃度變化量為0.75mol/L×=2.25mol/L，氫氣轉(zhuǎn)化率=$\frac{2.25mol/L}{\frac{3mol}{1L}}$×100%×100%=75%，
故答案為：75%；
③A．平衡時各組分含量不變，CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，說明到達平衡，故A正確；
B．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變，故B錯誤；
C．單位時間內(nèi)消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O，均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進行，故C錯誤；
D．反應(yīng)中CO₂與CH₃OH的物質(zhì)的量濃度之比為1：1（即圖中交叉點），而后二氧化碳濃度繼續(xù)減小、甲醇濃度繼續(xù)增大到平衡狀態(tài)，故交叉點反應(yīng)向正反應(yīng)進行，故D錯誤，
故選：A．

點評 本題考查化學平衡的有關(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．