Question

3．為了減少溫室氣體排放，目前工業(yè)上采用CO₂與H₂在催化劑作用下反應(yīng)制備重要化工原料CH₃OH的工藝：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．為了探究其反應(yīng)原理進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在2L恒容的密閉容器內(nèi)250℃條件下，測(cè)得n（CO₂）隨時(shí)間的變化情況如表：

時(shí)間（s）	0	1	2	3	4	5
n（CO2）（mol）	0.40	0.35	0.31	0.30	0.30	0.30

根據(jù)題目回答下列問題：
（1）平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率是25%．
（2）能說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是BC．
A．υ（H₂）=3υ（CO₂）                    B．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH）               D．容器內(nèi)密度保持不變
（3）一定能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大的措施有C．
A．及時(shí)分離出產(chǎn)物            B．適當(dāng)降低溫度    C．其他條件不變，增大CO₂濃度．

Answer 1

分析 （1）3s時(shí)處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)二氧化碳為0.3mol，消耗的二氧化碳為0.4mol-0.3mol=0.1mol，二氧化碳轉(zhuǎn)化率=$\frac{反應(yīng)二氧化碳物質(zhì)的量}{二氧化碳起始物質(zhì)的量}$×100%；
（2）A．未指明正逆速率，不能確定是否處于平衡狀態(tài)；
B．隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明到達(dá)平衡；
C．不同物質(zhì)表示正逆速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)到達(dá)平衡；
D．混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，容器內(nèi)密度始終不變；
（3）A．及時(shí)分離出產(chǎn)物，濃度降低，反應(yīng)速率減低；
B．降低溫度，反應(yīng)速率降低；
C．增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率增大．

解答 解：（1）3s時(shí)處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)二氧化碳為0.3mol，消耗的二氧化碳為0.4mol-0.3mol=0.1mol，二氧化碳轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.1mol}{0.4mol}$×100%=25%，故答案為：25%；
（2）A．未指明正逆速率，不能確定是否處于平衡狀態(tài)，若均為正反應(yīng)速率，始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，若方便表示正逆速率，反應(yīng)到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B．隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明到達(dá)平衡，故B正確；
C．由方程式可知υ_逆（CO₂）=υ_逆（CH₃OH），而 υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH），則 υ_逆（CO₂）=υ_正（CO₂），反應(yīng)到達(dá)平衡，故C正確；
D．混合氣體總質(zhì)量不變，容器的容積不變，容器內(nèi)密度始終不變，故D錯(cuò)誤，
故選：BC；
（3）A．及時(shí)分離出產(chǎn)物，濃度降低，反應(yīng)速率減低，故A錯(cuò)誤；
B．降低溫度，正逆反應(yīng)速率均降低，故B錯(cuò)誤；
C．增大反應(yīng)物二氧化碳的濃度，反應(yīng)速率增大，故C正確，
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、反應(yīng)速率影響因素等，比較基礎(chǔ)，注意判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡．