Question

1．在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2mol CO₂和3mol H₂，发生的反应为CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-akJ•mol^-1（a＞0），测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
①能说明该反应已达平衡状态的是BC（填编号）．
A．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4mol H₂O
B．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
C．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
D．该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1，且保持不变
②若要使K=1，则改变的条件可以是D（填选项）．
A．增大压强　 B．减小压强 　C．升高温度   D．降低温度　 E．加入催化剂．

Answer 1

分析 ①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
②开始c（CO₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$=1.5mol/L，
方程式    CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）1           1.5              0                0
反应（mol/L）0.25       0.75           0.25           0.25
平衡（mol/L）0.75      0.75            0.25           0.25
化学平衡常数K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.75}$=$\frac{1}{9}$，
化学平衡常数只与温度有关，要改变化学平衡常数只能改变温度．

解答 解：①A．无论反应是否达到平衡状态都存在单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4mol H₂O，所以不能据此判断平衡状态，故错误；
B．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
C．反应前后混合气体的物质的量减小，混合气体质量不变，所以反应前后混合气体平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
D．无论反应是否平衡都存在该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1，且保持不变，所以不能据此判断平衡状态，故错误；
故选BC；
②开始c（CO₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L、c（H₂）=$\frac{3mol}{2L}$=1.5mol/L，
方程式    CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）1           1.5              0                0
反应（mol/L）0.25       0.75           0.25           0.25
平衡（mol/L）0.75      0.75            0.25           0.25
化学平衡常数K=$\frac{0.25×0.25}{0.75×0.75}$=$\frac{1}{9}$，
化学平衡常数只与温度有关，要改变化学平衡常数只能改变温度，该反应正反应是放热反应，要使平衡常数增大应该降低温度，故选D．

点评 本题以图象为载体考查化学平衡状态判断及化学平衡常数影响因素等知识点，侧重考查学生分析判断能力，只有反应前后改变的物理量才能作为平衡状态判断依据，注意：化学平衡常数、电离平衡常数、水解平衡常数、难溶物溶解平衡常数都只与温度有关，题目难度不大．