Question

13．降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為2L的恒容密閉容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示：
（1）從反應開始到平衡，用CO₂表示該反應的平均速率ν（CO₂）=0.075mol/（L•min）；
（2）平衡時氫氣的物質(zhì)的量濃度為0.75；
（3）該條件下該反應的平衡常數(shù)K=$\frac{16}{3}$；
（4）下列措施中能使平衡體系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是CD；
A．升高溫度                                   B．充入He（g），使體系壓強增大
C．將H₂O（g）從體系中分離出去 D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
（5）當達到平衡時，不再維持恒容，充入氬氣保持壓強不變，平衡將逆向（填“正向”、“逆向”或“不移動”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）三行計算得到氫氣的平衡濃度；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算；
（4）要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，應使平衡向正反應方向移動；
（5）當達到平衡時，不再維持恒容，充入氬氣保持壓強不變，體積增大，平衡向氣體體積增大的方向進行；

解答 解：（1）①利用三段式解題法計算
                        CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（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
v（CO₂）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min）
故答案為：0.075；
（2）上述計算可知氫氣平衡濃度為0.75mol/L，
故答案為：0.75；
（3）平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，則k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=$\frac{16}{3}$，
故答案為：$\frac{16}{3}$；
（4）要使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$減小，故A錯誤；
B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故C正確；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原來基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強增大，平衡向正反應方向移動，則$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（C{O}_{2}）}$增大，故D正確．
故答案為：CD；
（5）當達到平衡時，不再維持恒容，充入氬氣保持壓強不變，體積增大，平衡向氣體體積增大的方向進行，CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），平衡逆向進行，
故答案為：逆向；

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡計算以及平衡移動等問題，題目難度中等，注意根據(jù)圖象計算各物質(zhì)的平衡濃度為解答該題的關(guān)鍵．