Question

為減弱溫室效應，除了減少CO₂的排放、植樹造林、將液態CO₂注入深海等措施外，還有一種思路是將CO₂轉化成其它可燃物質．如工業上已實現CO₂和H₂反應生成甲醇的轉化．已知：在一恒溫、恒容密閉容器中充入l mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0
kJ/mol，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．請回答：
（1）達到平衡的時刻是

 

min（填“3”或“10”）．在前10min內，用CO₂表示的反應速率V（CO₂）=

 

（2）能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是

 

．
a．容器壓強不變            b．混合氣體中c（CO₂）不變
c．V（CH₃OH）=V（H₂O）       d．c（CH₃OH）=c（H₂O）
（3）為了提高H₂的轉化率，可采取

 

（填“增大”或“減小”）CO₂濃度的措施．
（4）達平衡后，H₂的轉化率是

 

．平衡常數K=

 

．（計算結果保留一位小數）

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）當各物質的濃度不再隨時間的變化而變化，而反應處于平衡狀態，根據v=

△c

t

計算反應速率；
（2）根據平衡狀態的特征判斷反應是否處于平衡狀態；
（3）對于可逆反應增加一種反應物濃度要以提高另外一種物質的轉化率，據此答題；
（4）利用三段式計算轉化率和平衡常數．

解答： 解：（1）當各物質的濃度不再隨時間的變化而變化，而反應處于平衡狀態，由圖可知，在第10min時，濃度不變，根據v=

△c

t

可知二氧化碳反應速率為

1.0-0.25

10

mol/（L?min）=0.075mol/（L?min），故答案為：10；0.075mol/（L?min）；
（2）根據平衡狀態的特征判斷反應是否處于平衡狀態，
a．由于該反應是氣體體積減小的反應，所以當容器壓強不變時，就可說明反應已經處于平衡狀態；
b．混合氣體中c（CO₂）不變時，其它物質的濃度也不再變化，反應處于平衡狀態；
c．在V（CH₃OH）=V（H₂O）中，不能看出是正反應速率還是逆反應速率，故無法判斷反應是否處于平衡狀態；
d．c（CH₃OH）與c（H₂O）的關系與起始加入的量為關，與反應是否處于平衡狀態無關，故不能判斷反應是否處于平衡狀態；
故選ab．
（3）對于可逆反應增加一種反應物濃度要以提高另外一種物質的轉化率，故答案為：增大；
（4）二氧化碳的起始濃度為1mol/L，而加入的物質的是為1mol，所以容器體積為1L，所以氫氣的起始濃度為3mol/L，
利用三段式計算，由圖可知相關數據，
              CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始（mol/L）  1         3          0           0 
轉化（mol/L） 0.75       2.25      0.75         0.75 
平衡（mol/L） 0.25       0.75      0.75         0.75
所以H₂的轉化率為

2.25

3

×100%=75%
平衡常數K=

0.75×0.75

0.25×0.753

=

16

3

=5.3
故答案為：75%；5.3．

點評：本題主要考查了化學反應速率的計算，化學平衡的特征，平衡常數的計算等知識點，中等難度，解題要注意基礎知識的運用．