题目内容
【题目】中国政府承诺到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。CO2可转化成有机物实现碳循环。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:,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
(1)3~9min内,v(H2)=_________mol·L-1·min-1。
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是________(填序号)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为l:1(即图中交点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3mol H2,同时生成1mol CO2
D. CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)平衡时CO2的转化率为________
(4)平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数为________。
【答案】0.125 D 75% 30%
【解析】
反应为气体分子数减小的可逆反应。反应开始后,平衡正向移动。当9min时,CO2和CH3OH(g)的浓度不再改变,说明反应达到平衡状态。
(1)由化学方程式可知,v(H2)=3v(CO2)=3×(0.50 mol·L-1-0.25 mol·L-1)÷6 min=0.125 mol·L-1·min-1。
(2)A项,由图象可知,交点处表示CO2和CH3OH的浓度相等,但反应未达到平衡状态;B项,容器容积不变,该反应是纯气体反应,即气体的质量始终不变,故密度始终是常数;C项,消耗H2和生成H2O均表示正反应,其速率之比始终为3:1;D项,反应体系中某种气体的含量不变,说明反应达到了平衡状态。
(3)平衡时CO2的转化率为。
(4)反应前后物质的物质的量如下:
开始/mol: | 1 | 3 | 0 | 0 |
平衡/mol: | 0.25 | 3-3×(1-0.25) | 1-0.25 | 1-0.25 |
故平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是。
