Question

3．降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用 CO₂，目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=0.225mol/（L•min）；
（2）氫氣的轉化率=75%；
（3）該反應的平衡常數為5.33（保留小數點后2位）；
（4）下列措施中能使平衡體系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是C．
A．升高溫度     B．充入He（g），使體系壓強增大   C．再充入1mol H₂．

Answer 1

分析 （1）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）根據氫氣的平衡濃度判斷轉化的物質的量，進而可計算轉化率；
（3）根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動．

解答 解：（1）利用三段式解題法計算   
                CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.225；
（2）氫氣的轉化率=$\frac{2.25}{3}$=75%，
故答案為：75%；
（3）平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，則k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
故答案為：5.33；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤；
B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯誤；
C．再充入1mol H₂，平衡向正反應方法移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
故答案為：C．

點評 本題考查較為綜合，涉及化學平衡計算以及平衡移動等問題，題目難度較大，注意根據圖象計算各物質的平衡濃度為解答該題的關鍵．