Question

過度排放CO₂會造成“溫室效應”，科學家正在研究如何將CO₂轉化為可利用的資源．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1L固定體積的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＞0，經(jīng)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，CO₂的平均反應速率v（CO₂）=

 

；
（2）該反應的平衡常數(shù)表達式K=

 

；
（3）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

（多選扣分）
a．容器中壓強不變 b．v正（H₂）=v逆（H₂O）c．混合氣體中c（H₂O）不變 d．c（CO₂）=c（CH₃OH）
（4）下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是

 

（填字母）．
a．升高溫度 b．將CH₃OH（g）及時液化抽出c．選擇高效催化劑 d．再充入H₂O（g）

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應進行濃度增大；10nim內達到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L；根據(jù)c=

△c

△t

計算△c（CO₂）；
（2）平衡常數(shù)等于生成物的濃度化學計量數(shù)冪之積除以反應物的濃度化學計量數(shù)冪之積，
（3）根據(jù)達到平衡狀態(tài)，各組分的濃度不變，正逆反應速率相等進行判斷；
（4）依據(jù)化學反應的影響因素和條件逐項分析判斷：
A、反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；
B、將CH₃OH（g）及時液化抽出，減小生成物的量平衡正向進行；
C、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學平衡；
D、再充入H₂O（g），增加生成物濃度，平衡逆向進行．

解答： 解：二氧化碳是反應物隨反應進行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應進行濃度增大；10nim內達到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L，則：
（1）v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），故答案為：0.075mol/（L?min）；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)表達式K=

c(H2O)?c(CH3OH)

c(CO2)?c3(H2)

，故答案為：

c(H2O)?c(CH3OH)

c(CO2)?c3(H2)

；
（3）a、容器中壓強不變的狀態(tài)，反應兩邊氣體的體積不相等，壓強不變，證明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、∵平衡時v_逆（H₂O）=3v_正（H₂），∴當v_正（H₂）=v_逆（H₂O）時，逆反應速率大于正反應速率，沒有達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c、混合氣體中H₂O濃度不變時，各組分的濃度不變，正逆反應速率，達到了平衡狀態(tài)，故c正確；
d、CH₃OH和CO₂濃度是否相等與初始量有關，還與轉化率有關，不能依次判斷平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：ac；
（4）a、反應是吸熱反應，升溫平衡正向進行，故a正確；
b、將CH₃OH（g）及時液化抽出，減小生成物的量，平衡正向進行，故b正確；
c、選擇高效催化劑只能改變速率，不改變化學平衡，故c錯誤；
d、再充入H₂O（g），增加生成物濃度，平衡逆向進行，故d錯誤；
故答案為：ab．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學反應速率、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)、平衡移動等知識，題目難度中等，注意把握影響平衡移動的因素以及平衡移動方向的判斷．