Question

在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49.0kJ
测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示：
（1）从反应开始到第10min，氢气的平均反应速率v（H₂）=______，在这段时间内，反应放出的热量=______．
（2）在该条件下，反应的平衡常数K的值=______（保留2位小数），如果在某一时刻保持温度不变，只改变浓度，使c（CO₂）=1.00mol/L，c（H₂）=0.40mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol/L，则平衡______（填写序号）．
a．向正反应方向移动            b．向逆反应方向移动
c．不移动                      d．无法确定平衡移动方向
（3）下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是______（填写序号）．
a．升高温度                    b．充入He（g），使体系压强增大
c．将H₂O（g）从体系中分离       d．再充入1mol CH₃OH（g）
（4）在催化剂的作用下，CO₂与H₂能够合成许多物质，如甲醇．烃类．二甲醚等，但反应体系中混入杂质，则反应很难进行，可能的原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由图象可知v（CO₂），根据反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率，根据反应消耗的二氧化碳计算反应热；
（2）计算出平衡时各物质的浓度，根据平衡常数表达式计算；
（3）为使甲醇与二氧化碳的物质的量比值增大，应使平衡向正反应方向移动，或增加甲醇的物质的量；
（4）催化剂中毒可使反应难以进行．
解答：解：（1）由图象可知v（CO₂）==0.075mol/（L?min），根据反应速率之比等于化学计量数之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），
在这段时间内，反应消耗的CO₂为1L×0.75mol/L=0.75mol，所以反应放出的热量为0.75mol×49.0KJ/mol=36.75kJ，
故答案为：0.225 mol/L?min； 36.75kJ；
（2）CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始：1mol      3mol                      0         0
转化：0.75mol   2.25mol                  0.75mol    0.75mol
平衡：0.25mol   0.75mol                  0.75mol    0.75mol
所以：达到平衡时，c（CO₂）=0.25mol/L，c（H₂）=0.75mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂O）=0.75mol/L，
在该条件下，反应的平衡常数K的值==5.3，只改变浓度，使c（CO₂）=1.00mol/L，c（H₂）=0.40mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol/L，
则此时Qc==10＞K，则平衡向逆反应方向移动，故选b，故答案为：5.3；b；
（3）a、升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇与二氧化碳的物质的量比值减小，故a错误；
b、充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质没有影响，平衡不移动，二者比值不变，故b错误；
c、将H₂O（g）从体系中分离，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，二者比值变大，故c正确；
d、再充入l mol CH₃OH（g），反应虽然向逆反应方向移动，但反应的比增加的少，二者比值增大，故d正确．
故答案为：cd；
（4）如杂质使催化剂中毒，则反应难以进行，故答案为：催化剂中毒．
点评：本题考查化学平衡的有关计算，本题难度不大，做题时注意平衡常数的计算和应用．