Question

4．為倡導(dǎo)“低碳”，減小CO₂對環(huán)境的影響，需對CO₂進(jìn)行創(chuàng)新利用研究．T₁℃使，將將9mol CO₂和12mol H₂充入3L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0，容器中CH₃OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如曲線Ⅰ所示，平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為p₀．改變某一條件重新進(jìn)行上述反應(yīng)，CH₃OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如曲線Ⅱ所示．下列說法錯(cuò)誤的是（　　）

• A． 曲線Ⅱ?qū)��?yīng)的條件改變是增大壓強(qiáng)
• B． T₂℃時(shí)，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.52，則T₂＞T₁
• C． 在T₁℃，若起始時(shí)向容器充入4.5 mol CO₂、6 mol H₂，平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)P₁＞$\frac{{P}_{0}}{2}$
• D． 在T₁℃，若起始時(shí)向容器中充入4.5 mol CO₂、5 mol H₂、5 mol CH₃OH（g）和5 mol H₂O（g），則達(dá)平衡前v（正）＞v（逆）

Answer 1

分析 A．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，改變條件時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，到達(dá)平衡所需時(shí)間減小，說明改變條件時(shí)反應(yīng)速率加快，根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響分析；
B．化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，平衡常數(shù)變化受溫度的影響，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)平衡常數(shù)增大，根據(jù)溫度和平衡常數(shù)的關(guān)系判斷；
C．如果充入氣體濃度減半，如果轉(zhuǎn)化率相等則平衡壓強(qiáng)是I的一半，實(shí)際上，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；
D．先根據(jù)濃度商常數(shù)確定反應(yīng)方向，根據(jù)反應(yīng)方向確定正逆反應(yīng)速率相對大�。�

解答 解：A．該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，曲線II到達(dá)平衡所需時(shí)間較短，說明改變條件時(shí)反應(yīng)速率加快，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則改變的條件只能是增大壓強(qiáng)，故A正確；
B．T₁℃時(shí)，各物質(zhì)的平衡濃度分別為：c（CH₃OH）=c（H₂O）=$\frac{3mol}{3L}$=1mol/L，c（CO₂）=$\frac{（9-3）mol}{3L}$=2mol/L，c（H₂）=$\frac{（12-3×3）mol}{3L}$=1mol/L，則平衡常數(shù)K=$\frac{C（C{H}_{3}OH）×C（{H}_{2}O）}{C（C{O}_{2}）×{C}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{1×1}{2×{1}^{3}}$=0.5，T₂℃時(shí)，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.52，0.5＜0.52，T₂℃時(shí)平衡常數(shù)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)△H＜0，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以T₂＜T₁，故B錯(cuò)誤；
C．T₁℃時(shí)，若起始時(shí)向容器由充入4.5molCO₂、6mol H₂，如果轉(zhuǎn)化率相同，則壓強(qiáng)是I的一半，實(shí)際上，相對于I來說，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則壓強(qiáng)大于原來的一半，故平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)P₁＞$\frac{{P}_{0}}{2}$，故C正確；
D．T₁℃時(shí)，若起始時(shí)向容器中充入 4.5 mol CO₂、5 mol H₂、5 mol CH₃OH（g）和 5 mol H₂0（g），則各物質(zhì)的濃度分別為：c（CH₃OH）=c（H₂O）=c（H₂）=$\frac{5}{3}$，c（CO₂）=$\frac{4.5}{3}$=1.5，則濃度商=$\frac{（\frac{5}{3}）^{2}}{1.5×（\frac{5}{3}）^{3}}$=0.4＜0.5，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則達(dá)平衡前v（正）＞v（逆），故D正確；
故選B．

點(diǎn)評 本題考查外界條件對化學(xué)平衡的影響，利用濃度商、化學(xué)平衡常數(shù)判斷反應(yīng)方向，能正確連接圖象含義是解本題關(guān)鍵，題目難度較大．