Question

3．降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用 CO₂，目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：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）氢气的转化率=75%；
（3）该反应的平衡常数为5.33（保留小数点后2位）；
（4）下列措施中能使平衡体系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是C．
A．升高温度     B．充入He（g），使体系压强增大   C．再充入1mol H₂．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）根据氢气的平衡浓度判断转化的物质的量，进而可计算转化率；
（3）根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动．

解答 解：（1）利用三段式解题法计算   
                CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
开始（mol/L）：1        3                0           0
变化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225 mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.225；
（2）氢气的转化率=$\frac{2.25}{3}$=75%，
故答案为：75%；
（3）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则k=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
故答案为：5.33；
（4）要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n（CH₃OH）/n（CO₂）减小，故A错误；
B．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）不变，故B错误；
C．再充入1mol H₂，平衡向正反应方法移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正确；
故答案为：C．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡计算以及平衡移动等问题，题目难度较大，注意根据图象计算各物质的平衡浓度为解答该题的关键．