Question

15．工業(yè)上有一種用CO₂生產(chǎn)甲醇的方法：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49kJ，現(xiàn)將6molCO₂和8molH₂充入20L的密閉容器中，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示，a、b、c、d括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo)．下列說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 升高溫度，平衡常數(shù)將變大
• B． 0～1min，v（CO₂）=0.1mol/（L•min）
• C． 達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的轉(zhuǎn)化率為75%
• D． 到達(dá)平衡時(shí)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)為20%

Answer 1

分析 A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度后平衡向著逆向移動(dòng)，則平衡常數(shù)減小；
B.0～1min，氫氣的物質(zhì)的量從8mol變?yōu)?mol，根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計(jì)算出氫氣的反應(yīng)速率，然后根據(jù)反應(yīng)速率與計(jì)量數(shù)成正比計(jì)算出二氧化碳的平均反應(yīng)速率；
C．轉(zhuǎn)化率=$\frac{反應(yīng)消耗的物質(zhì)的量}{反應(yīng)前總的物質(zhì)的量}$×100%，據(jù)此計(jì)算出氫氣的轉(zhuǎn)化率；
D．平衡時(shí)消耗了6mol氫氣，據(jù)此可計(jì)算出平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量，然后利用差量法計(jì)算出平衡時(shí)氣體減小的總物質(zhì)的量，最后計(jì)算出甲醇的體積分?jǐn)?shù)．

解答 解：A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度后平衡向著逆向移動(dòng)，則反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，所以平衡常數(shù)會(huì)減小，故A錯(cuò)誤；
B.0～1min，氫氣的物質(zhì)的量從8mol變?yōu)?mol，氫氣消耗了2mol，則v（H₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{2mol}{20L}}{1min}$=0.1mol/（L•min），則v（CO₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=$\frac{0.1}{3}$mol/（L•min），故B錯(cuò)誤；
C．平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為2mol，則平衡時(shí)消耗氫氣的物質(zhì)的量為：8mol-2mol=6mol，則氫氣的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{6mol}{8mol}$×100%=75%，故C正確；
D．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△n（減�。�
            3         1                  2
            6mol      n△n
則平衡時(shí)混合氣體減小的物質(zhì)的量為：△n=$\frac{6mol×2}{3}$=4mol，則平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為：6mol+8mol-4mol=10mol，
平衡時(shí)生成甲醇的物質(zhì)的量為n=$\frac{6mol×1}{3}$=2mol，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{2mol}{10mol}$×100%=20%，故D正確；
故選CD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線，題目難度中等，明確化學(xué)平衡特征及影響因素為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率的概念及表達(dá)式，D為難點(diǎn)，注意差量法的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．