Question

17．碳循環(huán)的途徑之一是：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49.0kJ，在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，在兩種不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得CH₃OH（g）的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化情況如圖所示：
（1）前5min內(nèi)實(shí)驗(yàn)①的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.165 mol/（L•min）．
（2）能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是cd（填編號(hào)）．
a．混合氣體的密度不隨時(shí)間變化而變化
b．單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時(shí)生成1mol H₂O
c．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
d．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂）
（3）與①相比，②僅改變一種反應(yīng)條件，所改變的條件和判斷的理由分別是增大壓強(qiáng)，因?yàn)榕c①相比，②的反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，符合增大壓強(qiáng)的情況．
（4）在一定溫度下，把2.0L CO₂和6.0L H₂通入一個(gè)帶活塞的體積可變的密閉容器中，活塞的一端與大氣相通，反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體為7.0L．若需控制平衡后混合氣體為6.5L，則可采取的措施是降溫；欲使反應(yīng)的K減小，可以采取的措施是升溫．

Answer 1

分析 （1）利用三段式求出各自的物質(zhì)的量，然后根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（2）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（3）由圖可知與①相比，②的反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，然后根據(jù)溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響來(lái)判斷；
（4）根據(jù)該反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小、放熱的反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，容器的體積減��；根據(jù)平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，反之，平衡常數(shù)減�。�

解答 解：（1）根據(jù)三段式   
             CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.55     1.65             0.55       0.55 
平衡（mol/L）：0.45     1.35              0.55       0.55
從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{\frac{1.65mol}{2L}}{5min}$=0.165mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.165；
（2）a．各物質(zhì)都為氣體，容器的體積不變，混合氣體的總質(zhì)量不變，密度自始至終為定值，不能說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
b．單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時(shí)生成1mol H₂O，都表示正反應(yīng)速率，不能說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡，故b錯(cuò)誤；
c．CO₂的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡，故c正確；
d．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂）即υ正（H₂）：υ逆（CO₂）=3：1，等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，說(shuō)明到達(dá)平衡，故d正確；
故答案為：cd；
（3）溫度升高、反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不符合題意；壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，符合題意，
故答案為：增大壓強(qiáng)，因?yàn)榕c①相比，②的反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，符合增大壓強(qiáng)的情況；
（4）反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體為7.0L．若需控制平衡后混合氣體為6.5L，由于壓強(qiáng)不變，只能通過(guò)溫度的改變使得平衡正向移動(dòng)，降低溫度，平衡向放熱的方向，即正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度，平衡向吸熱的方向，即逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，
故答案為：降溫；升溫．

點(diǎn)評(píng) 本題考查利用速率的計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、以及外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，難度中等，在判斷平衡時(shí)，對(duì)于不同物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率，可以利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)表示正逆速率．