Question

18．已知CO₂可生成綠色燃料甲醇．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0 300℃時密閉容器中，當(dāng)c（CO₂）=1.00mol/L、c（H₂）=1.60mol/L開始反應(yīng)，結(jié)果如圖所示，回答下列問題：
（1）使用催化劑Ⅰ時，反應(yīng)在10h內(nèi)的平均速率v（H₂）=0.054 mol/（L•h）
（2）下列敘述正確的是A、D（填序號）
A．當(dāng)容器內(nèi)氣體的密度不在改變時，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡
B．充入氬氣增大壓強(qiáng)有利于提高CO₂的轉(zhuǎn)化率
C．CO₂平衡轉(zhuǎn)化率：在上述反應(yīng)條件下，催化劑Ⅱ比催化劑Ⅰ高
D．催化效率：在上述反應(yīng)條件下，催化劑Ⅱ比催化劑Ⅰ高
（3）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，利用“三段式”列式計(jì)算此反應(yīng)在300℃時的平衡常數(shù)0.05 （mol/L）^-2．
（4）根據(jù)上述平衡體系升溫至400℃，則K（400℃）＜K（300℃）（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）由圖先計(jì)算二氧化碳的轉(zhuǎn)化，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$得用二氧化碳表示的反應(yīng)速率，再根據(jù)速率之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，計(jì)算用氫氣表示的反應(yīng)速率；
（2）A、該反應(yīng)兩邊都是氣體，容器容積不變，所以密度始終不變；
B、充入稀有氣體，不影響反應(yīng)體系中各組分濃度，化學(xué)平衡不移動；
C、催化劑只影響反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡；
D、根據(jù)圖示可知，在催化劑Ⅱ作用下的反應(yīng)速率大于比催化劑Ⅰ作用下的反應(yīng)速率；
（3）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，利用“三段式”列式計(jì)算平衡時各組分的濃度，再根據(jù)k的概念列式帶入計(jì)算；
（4）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)平衡向著逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小．

解答 解：（1）使用催化劑Ⅰ時，反應(yīng)在10h內(nèi)的二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.18，則二氧化碳轉(zhuǎn)化了1.00mol/L×0.18=0.18mol/L，則v（H₂）=3v（CO₂）=3×$\frac{0.18mol/L}{10h}$=0.054 mol/（L•h），
故答案為：0.054 mol/（L•h）；    
（2）A、該反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，容器的容積固定，所以混合氣體的密度始終不變，故當(dāng)容器內(nèi)氣體的密度不再改變時，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B、充入氬氣增大壓強(qiáng)，但是反應(yīng)體系中各組分的濃度不變，化學(xué)平衡不發(fā)生移動，所以CO₂的轉(zhuǎn)化率不變，故B錯誤；
C、催化劑不影響化學(xué)平衡，所以CO₂平衡轉(zhuǎn)化率在上述反應(yīng)條件下，催化劑Ⅱ與催化劑Ⅰ的轉(zhuǎn)化率相等，故C錯誤；
D、在上述反應(yīng)條件下，催化劑Ⅱ的反應(yīng)速率大于催化劑Ⅰ的，說明催化劑Ⅱ比催化劑Ⅰ的催化效率高，故D正確；
故答案為：A、D；   
（3）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，平衡時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為0.2，則二氧化碳轉(zhuǎn)化了0.2mol/L，則
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始濃度：1             1.6               0                  0
轉(zhuǎn)化濃度：0.2             0.6             0.2                0.2
平衡濃度：0.8             1                0.2                0.2
化學(xué)平衡常數(shù)k=$\frac{0.2×0.2}{0.8×1^3}$=0.05 （mol/L）^-2，
故答案為：0.05 （mol/L）^-2；
（4）由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度增大，化學(xué)平衡向著逆向移動，反應(yīng)物濃度減小，生成物濃度增大，化學(xué)平衡常數(shù)增大，故平衡常數(shù)K（400℃）＜K（300℃）．
故答案為：＜．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、影響化學(xué)反應(yīng)速率因素等知識，題目難度中等，注意掌握化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式及三段式的計(jì)算．