题目内容
工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室’效应．有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ?mol-1（1）在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是
A．n（CO2）：n（H2）：n（CH3OH）：n（H2O）=1：3：1：1
B．容器内压强保持不变
C．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为1：3
D．容器内的密度保持不变
E．容器内CO2的质量保持不变
F．容器内的平均相对分子量保持不变
（2）某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图所示（实线）．
①a点正反应速率
②仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是
③计算从反应开始至1分钟，CO2的反应平均速率．（写出计算过程）
④求平衡时氢气的转化率和该条件下反应的平衡常数K．（写出计算过程）
考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断
专题：化学平衡专题
分析：（1）可逆反应达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；
（2）①根据图象中氢气的物质的量变化判断反应进行的方向，然后判断正逆反应速率大小；
②曲线Ⅰ的反应速率大于原反应，达到平衡时氢气的物质的量增大，说明平衡向着逆向移动；曲线Ⅱ的反应速率大于原反应，达到平衡时氢气的物质的量减小，说明平衡向着正向移动；
③根据v=
计算氢气的反应速率，结合各个物质表示的速率之比等于系数之比来计算．
④根据图象中实线数据判断达到平衡状态时氢气的物质的量，计算出氢气浓度及浓度变化，利用三段式列式计算出各组分的浓度，再利用平衡常数表达式计算出该反应的平衡常数．
（2）①根据图象中氢气的物质的量变化判断反应进行的方向，然后判断正逆反应速率大小；
②曲线Ⅰ的反应速率大于原反应，达到平衡时氢气的物质的量增大，说明平衡向着逆向移动；曲线Ⅱ的反应速率大于原反应，达到平衡时氢气的物质的量减小，说明平衡向着正向移动；
③根据v=
| △c |
| △t |
④根据图象中实线数据判断达到平衡状态时氢气的物质的量，计算出氢气浓度及浓度变化，利用三段式列式计算出各组分的浓度，再利用平衡常数表达式计算出该反应的平衡常数．
解答：
解：（1）A．n（CO2）：n（H2）：n（CH3OH）：n（H2O）=1：3：1：1，不能判断正逆反应速率是否相等，无法判断是否达到平衡状态，故A错误；
B．该反应是体积减小的反应，容器内压强保持不变，表明正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，达到了平衡状态，故B正确；
C．当H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1时才能表示正逆反应速率，且满足计量数关系，说明达到了平衡状态，故C错误；
D．容器内的密度保持不变，反应方程式两边都是气体，气体的总质量不变，容器的容积固定，所以反应过程中气体的密度始终不变，所以密度不能作为判断平衡状态的依据，故D错误；
E．容器内CO2的质量保持不变，即浓度不睡时间变化而变化，达到了平衡，故E正确；
F．容器内的平均相对分子量等于质量和物质的量的比值，质量守恒，但是n变化，所以当平均相对分子量保持不变，达到了平衡，故F正确；
故选BEF；
（2）①根据图象可知，a到b过程中氢气的物质的量减小，说明反应向着正向移动，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：大于；
②由曲线Ⅰ的反应速率增大，且达到平衡时氢气的物质的量增大，平衡向着逆向移动，该反应为放热反应，说明升高了温度，正逆反应速率都增大，平衡向着逆向移动，氢气的转化率减小；
根据曲线Ⅱ的曲线可知，反应速率比原反应增大，达到平衡时氢气的物质的量减小，平衡向着正向移动，该反应是体积缩小的反应，说明增大了压强，正逆反应速率都增大，平衡性在正向移动，氢气的转化率增大，
故答案为：升高温度；增大压强；
③从反应开始至1分钟，H2的反应平均速率=
=1mol?（L?min）-1，物质表示的速率之比等于系数之比，所以CO2的反应平均速率=
v（H2）=0.33 mol?（L?min）-1；
答：从反应开始至1分钟，CO2的反应平均速率0.33 mol?（L?min）-1；
④CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
起始物质的量/mol 6 8 0 0
物质的量变化/mol 2 6 2 2
平衡物质的量/mol 4 2 2 2
H2的转化率=n（H2）消耗n（H2）起始×100%═
×100%=75%，
K=
=
=0.5L-2/mol-2；
答：平衡时氢气的转化率为75%，该条件下反应的平衡常数K=0.5L-2/mol-2．
B．该反应是体积减小的反应，容器内压强保持不变，表明正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，达到了平衡状态，故B正确；
C．当H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1时才能表示正逆反应速率，且满足计量数关系，说明达到了平衡状态，故C错误；
D．容器内的密度保持不变，反应方程式两边都是气体，气体的总质量不变，容器的容积固定，所以反应过程中气体的密度始终不变，所以密度不能作为判断平衡状态的依据，故D错误；
E．容器内CO2的质量保持不变，即浓度不睡时间变化而变化，达到了平衡，故E正确；
F．容器内的平均相对分子量等于质量和物质的量的比值，质量守恒，但是n变化，所以当平均相对分子量保持不变，达到了平衡，故F正确；
故选BEF；
（2）①根据图象可知，a到b过程中氢气的物质的量减小，说明反应向着正向移动，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：大于；
②由曲线Ⅰ的反应速率增大，且达到平衡时氢气的物质的量增大，平衡向着逆向移动，该反应为放热反应，说明升高了温度，正逆反应速率都增大，平衡向着逆向移动，氢气的转化率减小；
根据曲线Ⅱ的曲线可知，反应速率比原反应增大，达到平衡时氢气的物质的量减小，平衡向着正向移动，该反应是体积缩小的反应，说明增大了压强，正逆反应速率都增大，平衡性在正向移动，氢气的转化率增大，
故答案为：升高温度；增大压强；
③从反应开始至1分钟，H2的反应平均速率=
| ||
| 1min |
| 1 |
| 3 |
答：从反应开始至1分钟，CO2的反应平均速率0.33 mol?（L?min）-1；
④CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
起始物质的量/mol 6 8 0 0
物质的量变化/mol 2 6 2 2
平衡物质的量/mol 4 2 2 2
H2的转化率=n（H2）消耗n（H2）起始×100%═
| 6 |
| 8 |
K=
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
| ||||
|
答：平衡时氢气的转化率为75%，该条件下反应的平衡常数K=0.5L-2/mol-2．
点评：本题考查了化学平衡状态的判断、原电池电极反应式书写、化学平衡的计算等知识，题目难度较大，涉及的知识点较多，充分考查了学生对书写知识的掌握情况．
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