Question

17．利用反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H，可减少CO₂排放，并合成清洁能源．
500℃时，在容积为2L的密闭容器中充入2molCO₂和6molH₂，测得t=5min时，反应达到平衡，此时n（CO₂）=0.5mol．
①从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率v（H₂）=0.45mol/（L•min）；该可逆反应的平衡常数为5.33（结果保留两位有效数字）；平衡时H₂的转化率为75%．
②若将上述平衡体系的温度升高至800℃达到新平衡，平衡常数K为5.0，该反应的△H＜（填“＞”、“＜”或“=”）0．
③已知上数条件下H₂的平衡转化率为a，如果将恒容条件改成恒压条件，H₂的平衡转化率为b．则a＜（填“＞”、“＜”或“=”）b．

Answer 1

分析 结合化学反应三行计算列式，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1       3         0         0
变化硫（mol/L） 0.75    2.25      0.75       0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.75      0.75       0.75
①反应速率v=$\frac{△c}{△t}$，平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
②和①计算得到平衡常数比较，随温度升高平衡常数减小，则正反应为放热反应，若随温度升高增大，则正反应为吸热反应；
③如果将恒容条件改成恒压条件，反应前后气体体积减小，所以恒压条件下为保持恒压，压强大于恒容，平衡正向进行氢气转化率增大；

解答 解：结合化学反应三行计算列式，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1       3         0         0
变化硫（mol/L） 0.75    2.25      0.75       0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.75      0.75       0.75
①从反应开始到平衡，H₂的反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.25mol/L}{5min}$=0.45mol/（L•min），
平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
平衡时H₂的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{2.25mol/L}{3mol/L}$×100%=75%，
故答案为：=0.45mol/（L•min）；5.33；75%；
②若将上述平衡体系的温度升高至800℃达到新平衡，平衡常数K为5.0，和①计算得到平衡常数，随温度升高K减小，则正反应为放热反应，△H＜0，
故答案为：＜；
③如果将恒容条件改成恒压条件，反应前后气体体积减小，所以恒压条件下为保持恒压，压强大于恒容，平衡正向进行氢气转化率增大，
故答案为：＜．

点评 本题考查了化学反应速率、平衡常数、转化率计算应用，主要是平衡常数和反应速率影响因素的理解应用，题目难度中等．