Question

5．某同學設計aCO₂（g）+bH₂（g）?cCH₃OH（g）+d D（g）（注：D物質未知）來生產甲醇CH₃OH，為探究其反應原理進行如下實驗，在2L密閉容器內250℃條件下，測得n（CO₂）隨時間的變化情況如下：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n（CO2）（mol）	0.40	0.35	0.31	0.3	0.3	0.3

若已知從開始到剛達平衡時用H₂表示的平均反應速率是0.05mol/（L•S），平衡時CH₃OH的濃度是0.05mol/L，則：
（1）則a與b的關系是？（請寫出計算過程，沒有計算過程不得分）
（2）請補全反應方程式
1 CO₂（g）+3H₂（g）?1CH₃OH（g）+1H₂O（g）

Answer 1

分析 （1）3s時處于平衡狀態，平衡時消耗的二氧化碳為0.1mol，消耗的氫氣為0.05mol/（L•S）×3s×2L=0.3mol，物質的量之比等于化學計量數之比；
（2）平衡時生成甲醇為0.05mol/L×2L=0.1mol，物質的量之比等于化學計量數之比，則a：b：c=0.1：0.3：0.1=1：3：1，由元素守恒可知，D中不含碳元素，含有H、O元素，且D分子中H、O原子數目之比為（6-4）：（2-1）=2：1，故D為H₂O．

解答 解：（1）3s時處于平衡狀態，平衡時消耗的二氧化碳為0.4mol-0.3mol=0.1mol，消耗的氫氣為0.05mol/（L•S）×3s×2L=0.3mol，物質的量之比等于化學計量數之比，則a：b=0.1：0.3，故b=3a，
答：a與b的關系是b=3a；
（2）平衡時生成甲醇為0.05mol/L×2L=0.1mol，物質的量之比等于化學計量數之比，則a：b：c=0.1：0.3：0.1=1：3：1，由元素守恒可知，D中不含碳元素，含有H、O元素，且D分子中H、O原子數目之比為（6-4）：（2-1）=2：1，故D為H₂O，反應方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
故答案為：1；3；1；1H₂O．

點評 本題考查化學平衡計算、化學方程式配平，難度不大，（2）中注意質量守恒定律的應用，有利于基礎知識的鞏固．