Question

7．已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1．一定條件下，向體積固定為1L的密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化曲線如圖所示．
（1）反應開始至第3分鐘內，CO₂的反應速率v（CO₂）=$\frac{1}{6}$mol/（L•min）．
（2）該條件下，反應的平衡常數K=$\frac{16}{3}$； 
（3）能使容器內n（CH₃OH）：n（CO₂）增大的措施有c．
a．升高容器內溫度                b．加入適當的催化劑
c．將H₂O（g）從容器中分離出去      d．向容器內充入氦氣增壓
（4）當反應進行到10分鐘時，若向該密閉容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，維持其它反應條件不變，則對體系影響的下列觀點，正確的是b．
a．反應的K值增大            b．CO₂的轉化率增大
c．達平衡后c（CH₃OH）是10分鐘時的2倍d．反應繼續放出熱能49kJ．

Answer 1

分析 （1）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（2）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；
（3）使n（CH₃OH）/n（CO₂）應采取措施，使平衡向正反應移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量；
（4）a．平衡常數K是溫度的函數；           
b．若向該密閉容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于增大壓強，平衡正向移動，CO₂的轉化率增大；
c．若向該密閉容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于增大壓強，平衡正向移動，所以達平衡后c（CH₃OH）比10分鐘時的2倍大；
d．不可能完全反應．

解答 解：（1）反應開始至第3分鐘內，氫氣的平均反應速率v（CO₂）=$\frac{0.5mol/L}{3min}$=$\frac{1}{6}$mol•L^-1•min^-1，故答案為：$\frac{1}{6}$；
（2）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
K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=$\frac{16}{3}$，故答案為：$\frac{16}{3}$；
（3）使n（CH₃OH）/n（CO₂）應采取措施，使平衡向正反應移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量，
a、該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故a錯誤，
b、加入適當的催化劑，平衡不移動，故b錯誤；
c、將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故c正確；
d、充入He（g），使體系壓強增大，容器的容積不變，反應混合物的濃度不變，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故d錯誤；
故答案為：c；
（4）a．平衡常數K是溫度的函數，溫度不變平衡常數不變，故錯誤；           
b．若向該密閉容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于增大壓強，平衡正向移動，CO₂的轉化率增大，故正確；
c．若向該密閉容器中再充入1mol CO₂和3mol H₂，相當于增大壓強，平衡正向移動，所以達平衡后c（CH₃OH）比10分鐘時的2倍大，故錯誤；
d．不可能完全反應，所以不可能反應繼續放出熱能49kJ，故錯誤；故選b．

點評 本題考查反應速率計算、化學平衡的計算與影響因素、平衡常數等，難度中等，注意基礎知識的掌握，注意平衡移動應用．