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(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1mol CO₂和3mol H₂
（5）若在另一個(gè)密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，保持壓強(qiáng)不變，并使初始體積與（3）題中容器體積相等，且在相同的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)該容器中的CO₂的體積百分?jǐn)?shù)

 

 （3）題中的CO₂的體積百分?jǐn)?shù)．（填“＞”或“＜”或“=”）

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)表達(dá)式；
當(dāng)溫度降低時(shí)K值變大，說明平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，溫度降低平衡向放熱反應(yīng)進(jìn)行；
（2）達(dá)平衡正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度保持不變的狀態(tài)；
（3）根據(jù)三段式計(jì)算出反應(yīng)混合物各組分的濃度變化量、平衡時(shí)的濃度，根據(jù)v=

△c

△t

，計(jì)算出v（H₂）；
（4）平衡移動(dòng)的原理來分析解答；
（5）比較該加入反應(yīng)物條件下與（3）的壓強(qiáng)比較，再比較容器中的CO₂的體積百分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，當(dāng)溫度降低時(shí)K值變大，說明平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，溫度降低平衡向吸放熱反應(yīng)進(jìn)行，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；放熱；
（2）A．混合氣體的平均平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說明總物質(zhì)的量不變，所以正逆反應(yīng)速率相等，故A正確；
B．混合氣體的壓強(qiáng)不變，說明總物質(zhì)的量不變，所以正逆反應(yīng)速率相等，故B正確；
C．單位時(shí)間內(nèi)生成3mol H-H鍵，同時(shí)生成2mol C=O鍵，都是逆向，故C錯(cuò)誤；
D．平衡時(shí)混合氣體中c（H₂）：c（CH₃OH）可能為3：1，也可能不是，這與起始濃度和轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故D錯(cuò)誤；
故選：CD；
（3）根據(jù)三段式計(jì)算
            CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：1       3          0        0
變化（mol/L）：0.75   2.25       0.75     0.75
平衡（mol/L）：0.25   0.75        0.75     0.75
從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L．min），
所以速率v（H₂）為0.225mol/（L．min），
故答案為：0.225；
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1mol CO₂和3mol H₂
（4）A．升高溫度，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡逆向移動(dòng)，比值減小，故不選；
B．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，比值不變，故不選；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動(dòng)，故選；
D．充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大，各組分濃度不變，比值不變，故不選；
E．再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故選；
故選CE；
（5）恒容條件下，該反應(yīng)前氣體物質(zhì)的量大于反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量，隨著反應(yīng)進(jìn)行體系壓強(qiáng)減小，不利于反應(yīng)的正向進(jìn)行，恒壓條件下，壓強(qiáng)大于恒容條件下壓強(qiáng)，所以CO₂的體積百分?jǐn)?shù)小于（3）題中的CO₂的體積百分?jǐn)?shù)，故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng)：考查平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響因素等，難度不大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．