Question

6．隨著人類(lèi)對(duì)溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂，引起了各國(guó)的普遍關(guān)注，目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．

①平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為75%．
②反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，同種物質(zhì)的v_正 與v_逆的關(guān)系：v_正＞v_逆 （填＞，=，＜）
③上述反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
經(jīng)計(jì)算該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)的數(shù)值為$\frac{16}{3}$．

Answer 1

分析 ①由圖可知，生成甲醇為0.75mol，則參加反應(yīng)的氫氣為0.75mol×3=2.25mol，結(jié)合轉(zhuǎn)化率=$\frac{反應(yīng)的量}{開(kāi)始的量}$×100%；
②反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量在增加，10min達(dá)到平衡；
③K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，結(jié)合平衡濃度計(jì)算．

解答 解：①由圖可知，生成甲醇為0.75mol，則參加反應(yīng)的氫氣為0.75mol×3=2.25mol，氫氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{反應(yīng)的量}{開(kāi)始的量}$×100%=$\frac{2.25mol}{3mol}$×100%=75%，
故答案為：75%；
②反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量在增加，10min達(dá)到平衡，可知3min時(shí)，向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則v_正＞v_逆，故答案為：＞；
③K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，則K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
      CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開(kāi)始 1                3                  0                0
轉(zhuǎn)化  0.75           2.25            0.75            0.75
平衡  0.25          0.75             0.75            0.75
體積為1L的密閉容器，平衡濃度分別為0.25mol/L、0.75mol/L、0.75mol/L、0.75mol/L，
K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×（0.75）^{3}}$=$\frac{16}{3}$，
故答案為：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；$\frac{16}{3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握化學(xué)平衡三段法、轉(zhuǎn)化率計(jì)算等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，注意K的計(jì)算利用平衡濃度，題目難度不大．