Question

（6分）在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500^oC下发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)；△H＝－49.0kJ/mol测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)________________
（2）该反应的平衡常数K为____________________（精确到小数点后两位）
（3）下列能说明反应达到平衡状态的是________________
a．容器中压强保持不变            b．混合气体密度保持不变
c．容器内CO₂的分子数保持不变    d．每消耗1 mol CO₂的同时生成1 mol H₂O

Answer 1

（6分）（1）0.225mol/(L·min)（2）5.33   （3）ac（2分）

试题分析：（1）根据图像可知，平衡时，甲醇的浓度变化量是0.75mol/L，所以氢气浓度的变化量就是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，则氢气的反应速率是2.25mol/L÷10min＝0.225mol/(L·min)。
（2）反应前氢气的浓度是3mol/L，所以平衡时氢气的浓度是3mol/L－2.25mol/L＝0.75mol/L，则该反应的平衡常数K＝。
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以c正确；该反应是体积减小的，所以在反应过程中，压强也是减小的，因此a正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，b不正确；d中反应速率的方向是相同的，速率之比是相应的化学计量数之比，因此d中的关系始终是成立，不正确，答案选ac。
点评：判断化学平衡状态的标志有：(1)任何情况下均可作为标志的：①υ_正=υ_逆(同一种物质)；②各组分含量(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化；③某反应物的消耗(生成)速率、某生成物的消耗(生成)速率=化学计量数之比；(2)在一定条件下可作为标志的是：①对于有色物质参加或生成的可逆反应体系，颜色不再变化；②对于有气态物质参加或生成的可逆反应体系，若反应前后气体的系数和相等，则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)；③对于恒温绝热体系，体系的温度不在变化；(3)不能作为判断标志的是：①各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比=化学计量数之比 (任何情况下均适用)；②有气态物质参加或生成的反应，若反应前后气体的系数和相等，则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)。