Question

由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發(fā)利用，引起了各國的普遍重視．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（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），該反應(yīng)的能量變化如圖所示：
（1）上述反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

 

，溫度降低，平衡常數(shù)K

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（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(shí)間變化如下表所示．從反應(yīng)開始到5min末，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

．

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(dá)平衡狀態(tài)的是

 

（填序號字母）
a．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1
b．容器內(nèi)的密度保持不變
c．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1
d．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
（4）下列條件能使上述反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的是

 

（填序號字母）
a．及時(shí)分離出CH₃OH氣體
b．適當(dāng)升高溫度
c．選擇高效的催化劑
d．保持容器的容積不變，再充入1mol CO₂和3mol H₂．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)平衡和平衡常數(shù)概念書寫表達(dá)式，圖象分析反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向進(jìn)行；
（2）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率△V=

△c

△t

計(jì)算二氧化碳表示的反應(yīng)速率，結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氫氣反應(yīng)速率；
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變，據(jù)此分析判斷選項(xiàng)；
（4）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素，平衡影響因素的理解，移動原理的分析判斷．

解答： 解：（1）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）平衡常數(shù)表達(dá)式=

c(H2O)c(CH3OH)

c3(H2)c(CO2)

，圖象分析反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大；
故答案為：

c(H2O)c(CH3OH)

c3(H2)c(CO2)

；增大；
（2）圖表數(shù)據(jù)分析計(jì)算二氧化碳化學(xué)反應(yīng)速率△V=

△c

△t

=

1mol/L-0.5mol/L

5min

=0.1mol/（L?min），v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.1mol/（L?min）=0.3mol/（L?min）；
故答案為：0.3mol/（L?min）；
（3）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變，據(jù)此分析判斷選項(xiàng)；
a．H₂的消耗速率與CH₃OH的消耗速率之比為3：1，符合正逆反應(yīng)速率相同，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．容器體積、質(zhì)量不變，反應(yīng)過程中和平衡狀態(tài)都不變，容器內(nèi)的密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．n（CO₂）：n（H₂O）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1，是物質(zhì)的量之比符合計(jì)量數(shù)之比，但不能說明正逆反應(yīng)速率相同，故c錯(cuò)誤；
d．反應(yīng)前后氣體體積減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：ad；
（4）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素，平衡影響因素的理解，移動原理的分析判斷；下列條件能使上述反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的；
a．及時(shí)分離出CH₃OH氣體，生成物濃度減小，反應(yīng)速率減小，平衡正向進(jìn)行，故a錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進(jìn)行，故b錯(cuò)誤；
c．選擇高效的催化劑，反應(yīng)速率增大，平衡不動，故c錯(cuò)誤；
d．保持容器的容積不變，再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)與增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡正向進(jìn)行，故d正確；
故答案為：d．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡常數(shù)概念分析計(jì)算，影響因素和平衡標(biāo)志的判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．