Question

【題目】科學家為實現(xiàn)“低碳”構想，把空氣中的CO2轉(zhuǎn)化為可再生能源甲醇（CH3OH）．該反應的熱化學方程式為： CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H
（1）若在一個定溫定容的容器中發(fā)生上述反應，反應達到平衡的標志是 ． （填編號）
A.H2O（g）和CH3OH（g）的濃度相等
B.H2的百分含量保持不變
C.容器內(nèi)壓強保持不變
D.v （H2）=3v （H2O）
E.容器中混合氣體的密度保持不
（2）若將CO2和H2的混合氣體分成五等份，將它們分別充入溫度不同、容積相同的恒容容器中發(fā)生上述反應．反應相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)Φ（CH3OH）與反應溫度T的關系如圖1，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應的平衡常數(shù)表達式為 ， 升高溫度該平衡常數(shù)（填“增大”、“減小”、“不變”）
（3）300℃時，將CO2與H2按1：3的體積比充入某密閉容器中，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強（P）的關系如圖2所示．回答下列問題：
①若其他條件不變，將A點的體積壓縮至原來的一半，一段時間后反應再次達到平衡，與原平衡相比較下列說法正確的是 ． （填編號）
A．CO2的濃度減小
B．正反應速率增大，逆反應速率減小
C．CO2和H2的體積比仍然是1：3
D．H2的體積分數(shù)減小
②A點平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

【答案】
（1）BC
（2）K= ；減小
（3）CD；20.8g/mol
【解析】解：（1）A．CO2和CH3OH的濃度相等，并不是不變，所以不能說明達平衡狀態(tài)，故錯誤；B．H2的百分含量保持不變，說明各物質(zhì)的量不變，反應達平衡狀態(tài)，故正確；C．容器內(nèi)壓強保持不變，說明氣體的總物質(zhì)的量不變，反應達平衡狀態(tài)，故正確；D．達平衡時應有：v正（H2）=3v逆（H2O），故錯誤；E．容器中混合氣體的密度一直保持不變，故錯誤；BC；（2）平衡常數(shù)表達式為生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，則CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常數(shù)的表達式為：K= ；由圖可知最高點反應到達平衡，達平衡后，溫度越高，φ（CH3OH）越小，平衡向逆反應進行，則平衡常數(shù)減小， 所以答案是：K= ；減��；（3）①A．體積壓縮，反應混合物各組分濃度均增大，故A錯誤；B．體積壓縮，壓強增大，正、逆反應速率都增大，故B錯誤；C．CO和H2按1：3的體積比投入，且二者按物質(zhì)的量1：3反應，反應體系中CO2和H2的體積比始終為1：3，故C正確；D．壓縮體積，增大壓強，平衡正向移動，H2的體積分數(shù)減小，故D正確，
故選：CD；②由CO2與H2按1：3的體積比，設二氧化碳的物質(zhì)的量為1mol，則氫氣的物質(zhì)的量為3mol，而平衡時CO2的平衡轉(zhuǎn)化率80%，

	CO2（g）+	3H2（g）→	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始（mol）	1	3	0	0
轉(zhuǎn)化（mol）	0.8	2.4	0.8	0.8
平衡（mol）	0.2	0.6	0.8	0.8

所以B點平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 =20.8g/mol，
所以答案是：20.8g/mol．
【考點精析】掌握化學平衡狀態(tài)的判斷是解答本題的根本，需要知道狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．