Question

降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用 CO₂，目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：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）=

 

mol/（L?min）；
（2）氢气的转化率=

 

；
（3）下列措施中能使平衡体系中

n(CH3OH)

n(H2)

减少的是

 

．
A．升高温度                           B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H₂O（g）从体系中分离出去           D．再充入1molH₂
（4）下列不能表示反应达到平衡状态的是

 

A．体系压强不再改变      　   B．混合气体的平均分子质量不再改变
C．容器内的温度不再改变       D．混合气体的密度不再改变
E．V（CO₂）：V（H₂）=1：3．

Answer 1

考点：化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据v=

△c

t

计算二氧化碳的反应速率，再利用速率之比等于化学计量数之比求得氢气反应速率；
（2）根据二氧化碳的平衡浓度判断氢气转化的物质的量，进而可计算转化率；
（3）要使n（CH₃OH）/n（H₂）减小，应使平衡向逆反应方向移动，据此答题；
（4）根据平衡状态的特征判断；

解答： 解：（1）根据v=

△c

t

计算得二氧化碳的反应速率为

1-0.25

10

mol/（L?min）=0.075mol/（L?min），根据化学方程式可知氢气反应速率为3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min），故答案为：0.225mol/（L?min）；
（2）因为体积为1L，据图二氧化碳浓度减小了0.75mol/L，即二氧化碳的物质的量为0.75mol，根据化学方程式，氢气转化的物质的量为2.25mol，所以氢气的转化率为

2.25

3

×100%=75%，故答案为：75%；
（3）要使n（CH₃OH）/n（H₂）减小，应使平衡向逆反应方向移动，
A．升高温度，平衡逆向移动，故A正确；
B．充入He（g），使体系压强增大，各成分的浓度没变，平衡不移动，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离出去，平衡正向移动，故C错误；
D．再充入1molH₂，虽然平衡会正向移动，但由于n（H₂）增加会使n（CH₃OH）/n（H₂）减小，故D正确；
故选AD；
（4）反应处于平衡状态时，各组分的浓度或百分含量不再随时间的变化而变化，正逆反应速率相等，再结合化学方程式可知，
A．由于该反应是体积减小的反应，当体系压强不再改变时，则说明反应处于平衡状态；
B．由于该反应是物质的量减小的反应，气体质量守恒，所以当混合气体的平均分子质量不再改变时，则说明反应处于平衡状态；
C．由于该反应是放热反应，容器内的温度不再改变时，则说明反应处于平衡状态；
D．由于反应是在恒容条件下进行，气体质量守恒，反应过程中密度始终不变，所以混合气体的密度不再改变不能说明反应是否处于平衡状态；
E．反应过程中V（CO₂）：V（H₂）始终是1：3，所以当V（CO₂）：V（H₂）=1：3时，不能说明反应是否处于平衡状态；
故答案为：DE．

点评：本题主要考查了化学反应速率的计算、转化率的计算、影响平衡移动的因素和平衡状态的判断，中等难度，解题时注意基础知识的灵活运用．