Question

据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实．其反应如下：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q，完成下列填空：
（1）在一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中充入4mol CO₂ （g）和6mol H₂ （g），2min后，测得混合气体的压强是反应前的0.85倍，则CO₂的平均反应速率为

 

．
（2）一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示上述可逆反应达到平衡状态的是（填序号）

 

．
a．v_正（CH₃CH₂OH）=v_正（CO₂）        
b．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂）
c．混合气体的密度保持不变              
d．混合气体的平均相对分子质量保持不变．
如图所示，P是可自由平行滑动的活塞，关闭K₂，在相同温度下，通过K₁、K₃分别向A、B中各充入2mol CO₂ 和3mol H₂，关闭K₁、K₃，反应起始时A、B的体积相同均为a L．

（3）反应达到平衡后A内压强为起始压强的0.8倍，则H₂转化率为

 

．
（4）①若在平衡后B容器中再充入1mol CO₂和1.5mol H₂，则重新到达平衡后，平衡混合气中CH₃CH₂OH的体积分数

 

（填“变大”“变小”或“不变”）．
②若在平衡后打开K₂，再次达到平衡后B容器的体积缩至0.6a L，则打开K₂之前，B容器的体积为

 

L．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,反应速率的定量表示方法,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据化学平衡三段式列式计算，气体压强之比等于物质的量之比；
（2）化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断；
（3）在AB中发生反应CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），依据三段式法解答，注意相同体积时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比；
（4）①根据等效平衡进行判断；
②压强相等时，气体的体积之比等于物质的量之比．

解答： 解：（1）设反应的二氧化碳的物质的量为x
             2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q
起始量（mol）  4        6          0          0
变化量（mol）  x        3x        0.5x       1.5x
2min量（mol） 4-x      6-3x       0.5x       1.5x
2min后，测得混合气体的压强是反应前的0.85倍，则（4-x）+（6-3x）+0.5x+1.5x=0.85×（4+6），x=0.75mol，v（CO₂）=

0.75 2

2

=0.1875mol/（L?min）；
故答案为：0.1875mol/（L?min）；
（2）2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q
a．v_正（CH₃CH₂OH）=v_正（CO₂），都是正反应，不能说明达到平衡状态；      
b．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂），且化学反应速率之比等于化学计量数之比，故正逆反应速率相等，故b正确；
c．密度=

总质量

体积

，总质量不变，体积不变，故混合气体的密度保持不变不能说明达到平衡状态，故c错误；       
d．平均相对分子质量=

总质量

总物质的量

，总质量不变，总物质的量会变，故混合气体的平均相对分子质量保持不变能说明达到平衡状态，故d正确，
故答案为：bd；
（3）2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q
起始量（mol）  2        3         0           0
变化量（mol）  x        3x        0.5x       1.5x
2min量（mol） 2-x      3-3x       0.5x       1.5x
气体的压强之比等于气体的物质的量之比，则（2-x）+（3-3x）+0.5x+1.5x=0.8×（2+3），解得：x=0.5mol，平衡时氢气的转化率为：

0.5×3

3

×100%=50%，
故答案为：50%；
（4）①原投料比n（CO₂）：n（H₂）=2：3，现在平衡后B容器中再充入1mol CO₂和1.5mol H₂，投料比与原投料比相同，恒温恒压，故两者为等效平衡，故平衡混合气中CH₃CH₂OH的体积分数不变，
故答案为：不变 
②打开K₂，AB都是恒压环境，AB的体积共缩小了0.4aL，A与B体积相等，则A与B各缩小了0.2aL，则打开K₂之前，B容器的体积为0.8aL，
故答案为：0.8a．

点评：本题考查化学平衡三段式计算，平衡标志的分析判断，恒温恒容容器，恒温恒压容器的分析判断是解题关键，气体压强之比和物质的量之比成正比例，题目难度较大．