Question

9．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O，該反應(yīng)的能量變化如圖所示：
（1）甲同學認為該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，他的理由為：反應(yīng)物的總能大于生成物的總能量           
（2）在體積為2L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，測得CO₂的物質(zhì)的量隨時間變化如表所示．從反應(yīng)開始到5min末，用CO₂濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（CO₂）=0.05mol/（L．min）；
反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，此時H₂的轉(zhuǎn)化率為75%．

t/min	0	2	5	10	15
n（CO2）/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

（3）在相同溫度、容積不變的條件下，能說明該反應(yīng)已達平衡狀態(tài)的是bd（填序號）．
a．v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO₂）
b．CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的濃度均不再變化
c．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：1：1：1
d．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)物的總能大于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO₂）；10min處于平衡狀態(tài)，由方程式的可知△n（H₂）=3△n（CO₂），進而計算氫氣轉(zhuǎn)化率；
（3）a．均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進行；
b．可逆反應(yīng)到達平衡時，各組分的濃度保持不變；
c．平衡時各組分物質(zhì)的量關(guān)系，與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率及起始量有關(guān)；
d．不同物質(zhì)表示的正逆速率之比等于化學計量數(shù)之比，反應(yīng)到達平衡．

解答 解：（1）由圖可知，反應(yīng)物的總能大于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：反應(yīng)物的總能大于生成物的總能量；
（2）從反應(yīng)開始到5min末，△n（CO₂）=1mol-0.5mol=0.5mol，則v（CO₂）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{5min}$=0.05mol/（L．min）；
10min處于平衡狀態(tài)，由方程式的可知△n（H₂）=3△n（CO₂）=3×（1mol-0.25mol）=2.25mol，則氫氣轉(zhuǎn)化率為$\frac{2.25mol}{3mol}$×100%=75%，
故答案為：0.05mol/（L．min）；75%；
（3）a．均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進行，故a錯誤；
b．CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的濃度均不再變化，說明到達平衡，故b正確；
c．平衡時各組分物質(zhì)的量關(guān)系，與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率及起始量有關(guān)，二氧化碳與氫氣起始物質(zhì)的量為1：3，二者按1：3反應(yīng)，平衡時二者物質(zhì)的量之比為1：3，故c錯誤；
d．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1，說明氫氣的消耗數(shù)量等于其生成速率，反應(yīng)到達平衡，故d正確，
故選：bd．

點評 本題考查化學平衡計算、反應(yīng)速率計算、平衡狀態(tài)判斷、吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)等，難度不大，注意基礎(chǔ)知識的理解掌握．