Question

11．在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500^oC下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H=-49.0kJ/mol测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）0.225mol/（L•min）
（2）该反应的平衡常数K为5.33（精确到小数点后两位）
（3）下列能说明反应达到平衡状态的是ac
a．容器中压强保持不变
b．混合气体密度保持不变
c．容器内CO₂的分子数保持不变
d．每消耗1mol CO₂的同时生成1mol H₂O．

Answer 1

分析 （1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，根据浓度变化量之比等于化学计量数之比氢气的浓度变化量，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂）；
（2）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，根据此计算求解；
（3）平衡时正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，由此分析解答．

解答 解：（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L•min），
故答案为：0.225；
（2）反应前氢气的浓度是3mol/L，所以平衡时氢气的浓度是3mol/L-2.25mol/L=0.75mol/L，则该反应的平衡常数K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，故答案为：5.33；
（3）a．容器中压强保持不变，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
b．混合气体密度保持一直不变，故错误；
c．容器内CO₂的分子数保持不变，说明各物质的量不变，反应达平衡状态，故正确；
d．每消耗1mol CO₂的同时生成1mol H₂O，都反映正反应方向，故错误；
故选ac．

点评 本题考查反应速率计算、化学平衡常数的计算和化学平衡状态的判断等，难度中等，注意基础知识的掌握，平衡常数表达式中的浓度为平衡浓度．