Question

【题目】目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝—49.0 kJ·mol－1。现向体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，反应过程中测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间的变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平衡浓度为C（H2）＝_____________；

（2）若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数______________（填序号）

a．可能不变 b．可能减小 c．可能增大 d．不变、减小、增大皆有可能

（3）能够说明该反应已达到平衡的是__________（填字母序号,下同）。

A.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化

B.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化

C.一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度保持不变

D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1mol CH3OH

（4）在其他条件不变的情况下，将体系体积压缩到原来的二分之一，下列有关该体系的说法正确的是________。

a．氢气的浓度减小 b．正反应速率增大，逆反应速率也增大

c．甲醇的物质的量增加 d．重新平衡时n（H2）/n（CH3OH）增大

（5）求此温度（T）下该反应的平衡常数K= ________。若开始时向该1L密闭容器中充入1mol CO2,2mol H2,1.5mol CH3OH和1mol H2O（g）,则反应向________（填“正”或“逆”）反应方向进行。

Answer 1

【答案】（1）0.75mol·L－1（2）ac（3）AC（4）bc（5）16/3正

【解析】

试题分析：（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故氢气的平衡浓度为C（H2）＝3mol/1L-2.25mol/L=0.75mol/L；

（2）化学平衡常数只与温度有关，当不改变温度，使平衡向右移动时，化学平衡常数不变，正反应放热，当降低温度使平衡向右移动时，化学平衡常数减小，故答案为ac；

（3）A.气体反应物和气体生成物的系数和不等，当恒温、恒容时,容器内的压强不再变化，说明反应达到平衡状态；故A正确；B.反应体系均为气态，根据质量守恒定律，恒温、恒容时,容器内混合气体的密度始终保持不变，不一定是平衡状态，故B错误；C.一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度保持不变说明反应达到平衡，故C正确；D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH，均表示正反应速率，无法判断反应达到平衡状态，故D错误；答案为AC。

（4）在其他条件不变的情况下，将体系体积压缩到原来的二分之一，此时各物质的浓度瞬间增加一倍，平衡向正方向移动，反应物的浓度会略有减小，生成物的浓度会继续增大；a．氢气的浓度增大，故a错误；b．正、逆反应速率均增大，故b正确； c．平衡正向移动，甲醇的物质的量增加，故c正确；d．平衡正向移动，n（H2）减小，n（CH3OH）增大，重新平衡时n（H2）/n（CH3OH）减小，故d错误；答案为bc。

（5）平衡时甲醇为0.75mol/L、二氧化碳为0.25mol/L，H2为0.75mol/L，水也为0.75mol/L；则平衡常数K==16/3，若开始时向该1L密闭容器中充入1mol CO2,2mol H2,1.5mol CH3OH和1mol H2O（g）,此时Q==（1.5×1）/（1×23）=3/16<K，说明反应正向进行。