Question

CO₂可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)．

（1）在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0mol?L^-1，測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示．
①?gòu)?min到10min，v（H₂）=

 

mol?（L?min）^-1．
②能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（選填編號(hào)）．
A．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(diǎn)）
B．容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化
C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時(shí)生成1mol H₂O
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
③下列措施中能使n （CH₃OH）/n （CO₂）增大的是

 

（選填編號(hào)）．
A．將H₂O（g）從體系中分離B．恒溫恒容充入He
C．恒溫恒壓充入He    D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂
（2）據(jù)報(bào)道，一定條件下由二氧化碳和氫氣合成二甲醚已成為現(xiàn)實(shí)．2CO₂（g）+6H₂（g）

催化劑

CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）在一定壓強(qiáng)下，測(cè)得反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．

溫度/k CO2轉(zhuǎn)化率%	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

分析表中數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題：
①反應(yīng)的溫度升高，K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）800℃時(shí)，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）的平衡常數(shù)K=1.64，相同條件下測(cè)得c（CO）=0.20mol?L^-1、c（CO₂）=0.05mol?L^-1，此時(shí)反應(yīng)向

 

（填“正”或“逆”）方向進(jìn)行．
（4）在密閉容器中通入1mol H₂和1mol CO₂發(fā)生H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H＞0反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，在其他條件不變時(shí)，若升高溫度，請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出正（v_正）、逆（v_逆）反應(yīng)速率隨時(shí)間t變化的示意圖．

Answer 1

分析：（1）①由圖象可知v（CO₂），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率；
②A．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(diǎn)），濃度相等而不是不變；
B．容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等；
C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時(shí)生成1mol H₂O，從反應(yīng)開(kāi)始到平衡始終相等，故不一定平衡；
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等；
③為使甲醇與二氧化碳的物質(zhì)的量比值增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，或增加甲醇的物質(zhì)的量；
（2）①任一組數(shù)據(jù)溫度升高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率再減小，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高K值越小；
②提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，溫度未變，K值不變；
（3）比較濃度商與平衡常數(shù)之間的大小關(guān)系；
（4）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，在其他條件不變時(shí)，若升高溫度，正逆反應(yīng)速率都變大，正反應(yīng)變化的幅度更大．

解答：解：（1）①由圖象可知v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案為：0.225 mol/L?min；
②A．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(diǎn)），濃度相等而不是不變，故不選；
B．容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，說(shuō)明已達(dá)平衡狀態(tài)，故選；
C．單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時(shí)生成1mol H₂O，從反應(yīng)開(kāi)始到平衡始終相等，故不一定平衡，故不選；
D．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故選；
故答案為：BD；
③使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)采取措施，使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但不能只增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故A正確；
B．恒溫恒容充入He，使體系壓強(qiáng)增大，容器的容積不變，反應(yīng)混合物的濃度不變，平衡不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯(cuò)誤；
C．恒溫恒壓充入He，體積增大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)比值減小，故C錯(cuò)誤；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
故答案為：AD；
（2）①任一組數(shù)據(jù)溫度升高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率再減小，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高K值越小，故答案為：越�。�
②提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，溫度未變，K值不變，故答案為：不變； 
（3）Qc=

0．22

0.05

=0.8＜1.64=K，所以平衡正向移動(dòng)，故答案為：正；     
（4）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，在其他條件不變時(shí)，若升高溫度，正逆反應(yīng)速率都變大，正反應(yīng)變化的幅度更大，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，本題難度不大，做題時(shí)注意平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用．