Question

降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用 CO₂，目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的恒容密閉容器中，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=-49.0kJ/mol．測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
（1）從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

mol/（L?min）；
（2）氫氣的轉(zhuǎn)化率=

 

；
（3）該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（保留小數(shù)點(diǎn)后2位）；
（4）下列措施中能使平衡體系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

 

．
A．升高溫度
B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．將H₂O（g）從體系中分離出去
D．再充入1mol H₂
（5）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H₂的物質(zhì)的量濃度為c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反應(yīng)再一次達(dá)到平衡后，H₂的物質(zhì)的量濃度為c₂，則c₁

 

c₂的關(guān)系（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn),化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算；
（2）根據(jù)氫氣的平衡濃度判斷轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量，進(jìn)而可計(jì)算轉(zhuǎn)化率；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計(jì)算；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（5）恒容密閉容器、反應(yīng)后整個(gè)體系的壓強(qiáng)比之前來(lái)說(shuō)減小了，加入氫氣雖然正向移動(dòng)，但是CO₂（g）濃度較小、CH₃OH（g） 濃度增大、H₂O（g）濃度增大，且平衡常數(shù)不變．

解答： 解：（1）利用三段式解題法計(jì)算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
開(kāi)始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.225；
（2）氫氣的轉(zhuǎn)化率=

2.25

3

=75%，
故答案為：75%；
（3）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33，
故答案為：5.33；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯(cuò)誤；
B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對(duì)反應(yīng)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，濃度沒(méi)有變化，平衡不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故D錯(cuò)誤．故B錯(cuò)誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．再充入1mol H₂，增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確．
故答案為：CD；
（5）若是恒容密閉容器、反應(yīng)后整個(gè)體系的壓強(qiáng)比之前來(lái)說(shuō)減小了，加入氫氣雖然正向移動(dòng)，平衡移動(dòng)的結(jié)果是減弱這種改變，而不能消除這種改變，即雖然平衡正向移動(dòng)，氫氣的物質(zhì)的量在增加后的基礎(chǔ)上減小，但是CO₂（g）濃度較小、CH₃OH（g） 濃度增大、H₂O（g）濃度增大，且平衡常數(shù)不變達(dá)到平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量濃度與加氫氣之前相比一定增大，故c₁＜c₂，故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡計(jì)算以及平衡移動(dòng)等問(wèn)題，題目難度較大，注意根據(jù)圖象計(jì)算各物質(zhì)的平衡濃度為解答該題的關(guān)鍵．