Question

由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開(kāi)發(fā)利用，引起了各國(guó)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)生如下反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
（1）寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=

 

；已知：K（300℃）＞K（350℃），則該反應(yīng)是

 

反應(yīng)．（填“吸熱”或“放熱”）
（2）下列情況不能說(shuō)明該反應(yīng)一定達(dá)到平衡的是

 

A．混合氣體的平均平均相對(duì)分子質(zhì)量不變             
B．混合氣體的壓強(qiáng)不變
C．單位時(shí)間內(nèi)生成3mol H-H鍵，同時(shí)生成2mol C=O鍵
D．混合氣體中 c （H₂）：c （CH₃OH）=3：1
（3）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，用H₂濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）為

 

mol?L^-1?min^-1
（4）下列措施中能使（3）題中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的有

 

．（填字母）
A．升高溫度 B．加入催化劑 C．將H₂O（g）從體系中分離D．充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大  E．再充入1molCO₂和3molH₂．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專(zhuān)題：

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書(shū)寫(xiě)；
溫度越高，K越大，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)；
（2）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)；
（3）由圖2可知，甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
（4）使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減�。�

解答： 解：（1）可逆反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；溫度越高，K越大，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)，即正方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)；
故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；吸熱；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），反應(yīng)是氣體體積減小的吸熱反應(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；
A．反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量守恒，氣體的物質(zhì)的量減少，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量逐漸減小，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，即是平衡狀態(tài)，故A不選；
B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量減少，則壓強(qiáng)減小，當(dāng)混合氣體的壓強(qiáng)不變，即是平衡狀態(tài)，故B不選；
C．單位時(shí)間內(nèi)生成3mol H-H鍵，同時(shí)生成2mol C=O鍵，均表示逆速率，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故C選；
D．混合氣體中 c （H₂）：c （CH₃OH）=3：1，不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故D選；
故答案為：CD；
（3）由圖2可知，10min達(dá)平衡時(shí)甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH₃OH）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min）；
故答案為：0.225；
（4）使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減�。�
A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，

n(CH3OH)

n(CO2)

減小，故A錯(cuò)誤；
B．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，

n(CH3OH)

n(CO2)

不變，故B錯(cuò)誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C正確；
D．充入He（g），反應(yīng)混合物的濃度不變，變化不移動(dòng)，

n(CH3OH)

n(CO2)

不變，故D錯(cuò)誤；
E．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)

n(CH3OH)

n(CO2)

）增大，故E正確；
故答案為：CE．

點(diǎn)評(píng)：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)算等，把握影響因素和平衡標(biāo)志的判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力和計(jì)算能力．