Question

5．某同学设计aCO₂（g）+bH₂（g）?cCH₃OH（g）+d D（g）（注：D物质未知）来生产甲醇CH₃OH，为探究其反应原理进行如下实验，在2L密闭容器内250℃条件下，测得n（CO₂）随时间的变化情况如下：

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

若已知从开始到刚达平衡时用H₂表示的平均反应速率是0.05mol/（L•S），平衡时CH₃OH的浓度是0.05mol/L，则：
（1）则a与b的关系是？（请写出计算过程，没有计算过程不得分）
（2）请补全反应方程式
1 CO₂（g）+3H₂（g）?1CH₃OH（g）+1H₂O（g）

Answer 1

分析 （1）3s时处于平衡状态，平衡时消耗的二氧化碳为0.1mol，消耗的氢气为0.05mol/（L•S）×3s×2L=0.3mol，物质的量之比等于化学计量数之比；
（2）平衡时生成甲醇为0.05mol/L×2L=0.1mol，物质的量之比等于化学计量数之比，则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原子数目之比为（6-4）：（2-1）=2：1，故D为H₂O．

解答 解：（1）3s时处于平衡状态，平衡时消耗的二氧化碳为0.4mol-0.3mol=0.1mol，消耗的氢气为0.05mol/（L•S）×3s×2L=0.3mol，物质的量之比等于化学计量数之比，则a：b=0.1：0.3，故b=3a，
答：a与b的关系是b=3a；
（2）平衡时生成甲醇为0.05mol/L×2L=0.1mol，物质的量之比等于化学计量数之比，则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原子数目之比为（6-4）：（2-1）=2：1，故D为H₂O，反应方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
故答案为：1；3；1；1H₂O．

点评 本题考查化学平衡计算、化学方程式配平，难度不大，（2）中注意质量守恒定律的应用，有利于基础知识的巩固．