Question

3．为了减少温室气体排放，目前工业上采用CO₂与H₂在催化剂作用下反应制备重要化工原料CH₃OH的工艺：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．为了探究其反应原理进行如下实验，在2L恒容的密闭容器内250℃条件下，测得n（CO₂）随时间的变化情况如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（CO2）（mol）	0.40	0.35	0.31	0.30	0.30	0.30

根据题目回答下列问题：
（1）平衡时CO₂的转化率是25%．
（2）能说明反应已达平衡状态的是BC．
A．υ（H₂）=3υ（CO₂）                    B．容器内压强保持不变
C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH）               D．容器内密度保持不变
（3）一定能使该反应的反应速率增大的措施有C．
A．及时分离出产物            B．适当降低温度    C．其他条件不变，增大CO₂浓度．

Answer 1

分析 （1）3s时处于平衡状态，平衡时二氧化碳为0.3mol，消耗的二氧化碳为0.4mol-0.3mol=0.1mol，二氧化碳转化率=$\frac{反应二氧化碳物质的量}{二氧化碳起始物质的量}$×100%；
（2）A．未指明正逆速率，不能确定是否处于平衡状态；
B．随反应进行，混合气体物质的量减小，恒温恒容下压强减小，容器内压强保持不变，说明到达平衡；
C．不同物质表示正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡；
D．混合气体总质量不变，容器的容积不变，容器内密度始终不变；
（3）A．及时分离出产物，浓度降低，反应速率减低；
B．降低温度，反应速率降低；
C．增大反应物的浓度，反应速率增大．

解答 解：（1）3s时处于平衡状态，平衡时二氧化碳为0.3mol，消耗的二氧化碳为0.4mol-0.3mol=0.1mol，二氧化碳转化率=$\frac{0.1mol}{0.4mol}$×100%=25%，故答案为：25%；
（2）A．未指明正逆速率，不能确定是否处于平衡状态，若均为正反应速率，始终按该比例关系进行，若方便表示正逆速率，反应到达平衡，故A错误；
B．随反应进行，混合气体物质的量减小，恒温恒容下压强减小，容器内压强保持不变，说明到达平衡，故B正确；
C．由方程式可知υ_逆（CO₂）=υ_逆（CH₃OH），而 υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH），则 υ_逆（CO₂）=υ_正（CO₂），反应到达平衡，故C正确；
D．混合气体总质量不变，容器的容积不变，容器内密度始终不变，故D错误，
故选：BC；
（3）A．及时分离出产物，浓度降低，反应速率减低，故A错误；
B．降低温度，正逆反应速率均降低，故B错误；
C．增大反应物二氧化碳的浓度，反应速率增大，故C正确，
故选：C．

点评 本题考查化学平衡计算、平衡状态判断、反应速率影响因素等，比较基础，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化，说明可逆反应到达平衡．