Question

12．一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入6molCO₂和8molH₂，发生反应：
CO₂（g）+3H₂?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1，测得n（H₂）随时间变化如曲线I所示．下列说法正确的是（　　）

• A． 该反应在0～8min内CO₂的平均反应速率是0.375mol•L^-1•min^-1
• B． 若起始时向上述容器中充入3molCO₂和4molH₂，则平衡时H₂的条件分数大于20%
• C． 若起始是向上述容器中充入4molCO₂、2molH₂、2molCH₃OH和1molH₂O（g），则此是反应向正反应方向进行
• D． 改变条件得到曲线II、III，则曲线II、III改变的他分别是升高温度、充入氢气

Answer 1

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（CO₂）；
B．由图可知，I平衡时氢气为2mol，利用三段式计算平衡时各组分物质的量，进而计算氢气体积分数．若起始时向上述容器中充入3 mol CO₂和4 mol H₂，等效为原平衡压强减小一倍，平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数增大；
C．根据B中计算可知平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水的浓度，代入平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数，再计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行方向；
D．与Ⅰ相比，Ⅱ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度大，说明改变条件反应速率加快、反应向逆反应方向移动；与I相比，Ⅲ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度小，说明改变条件反应速率加快、反应向正反应方向移动．

解答 解：A．由图可知，0～8 min内H₂的物质的量变化量为8mol-2mol=6mol，故v（H₂）=$\frac{\frac{6mol}{2L}}{8min}$=0.375 mol•L^-1•min^-1，速率之比等于其化学计量数之比，故v（CO₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=0.125 mol•L^-1•min^-1，故A错误；
B．由图可知，I平衡时氢气为2mol，则：
           CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol）：6        8        0          0
转化（mol）：2        6        2          2
平衡（mol）：4        2        2          2
故I中平衡时氢气体积分数为$\frac{2mol}{4mol+2mol+2mol+2mol}$=20%，若起始时向上述容器中充入3 mol CO₂和4 mol H₂，等效为原平衡压强减小一倍，平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数增大，即平衡时H₂的体积分数大于20%，故B正确；
C．平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{1×1}{2×{1}^{3}}$=0.5，此时的浓度商Qc=$\frac{\frac{2}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{4}{2}×（\frac{2}{2}）^{3}}$=0.25＜K=0.5，故平衡向正反应方向移动，故C正确；
D．与Ⅰ相比，Ⅱ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度大，说明改变条件反应速率加快、反应向逆反应方向移动，若升高温度，反应速率加快，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，符合题意；与I相比，Ⅲ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度小，说明改变条件反应速率加快、反应向正反应方向移动，若充入氢气，氢气的物质的量应减少，而图中变大，不符合题意，故D错误；
故选BC．

点评 本题考查物质的量随时间变化曲线、反应速率影响因素及计算、化学平衡影响因素与计算、平衡常数应用等，侧重考查学生分析计算能力，C中注意利用平衡常数判断反应进行方向，难度中等．