Question

5．工業(yè)上“固定”和利用CO₂能有效地減輕“溫室”效應(yīng)，可用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1
（1）在相同溫度和容積不變時(shí)，能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是BC．
A．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1
B．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
C．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1
D．容器內(nèi)的密度保持不變
（2）一定溫度下，將6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示（實(shí)線）．圖中數(shù)據(jù)a（1，6）代表的意思是：在1min時(shí)H₂的物質(zhì)的量是6mol．
①a點(diǎn)正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率（填“大于”、“等于”或“小于”），在1～3min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.83mol•L^-1min^-1．
②僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，測得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是升高溫度，曲線II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是增大壓強(qiáng)．
（3）甲醇可用于制作燃料電池，若電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，一定滿足正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（2）①根據(jù)圖象中氫氣的物質(zhì)的量變化判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，然后判斷正逆反應(yīng)速率大��；v=$\frac{△c}{△t}$進(jìn)行計(jì)算求解；
②曲線Ⅰ的反應(yīng)速率大于原反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量增大，說明平衡向著逆向移動(dòng)；曲線Ⅱ的反應(yīng)速率大于原反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量減小，說明平衡向著正向移動(dòng)；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）A．平衡時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量之比決定于開始加入物質(zhì)的多少和反應(yīng)限度，與平衡狀態(tài)無關(guān)，所以n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1，不能判斷正逆反應(yīng)速率是否相等，無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，表明正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不再變化，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C．當(dāng)H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1時(shí)才能表示正逆反應(yīng)速率，且滿足計(jì)量數(shù)關(guān)系，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．容器內(nèi)的密度保持不變，反應(yīng)方程式兩邊都是氣體，氣體的總質(zhì)量不變，容器的容積固定，所以反應(yīng)過程中氣體的密度始終不變，所以密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故D錯(cuò)誤；
故選BC；
（2）①根據(jù)圖象可知，a到b過程中氫氣的物質(zhì)的量減小，說明反應(yīng)向著正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{8-3}{2}}{3}$=0.83mol•L^-1min^-1，
故答案為：大于； 0.83mol•L^-1min^-1；
②由曲線Ⅰ的反應(yīng)速率增大，且達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量增大，平衡向著逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，說明升高了溫度，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡向著逆向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率減�。�
根據(jù)曲線Ⅱ的曲線可知，反應(yīng)速率比原反應(yīng)增大，達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量減小，平衡向著正向移動(dòng)，該反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，說明增大了壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡性在正向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：升高溫度；增大壓強(qiáng)；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極反應(yīng)式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、原電池電極反應(yīng)式書寫、化學(xué)平衡的計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生對(duì)書寫知識(shí)的掌握情況．