随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视.如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2.引起了各国的普遍重视．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485℃时.在体积为1L的密闭容器中.充入1mol CO2和3mol H2.一定条件下发生反应合成甲醇．(1)请完成CO2和3mol H2反应合� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视．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485℃时，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应合成甲醇．
（1）请完成CO₂和3mol H₂反应合成甲醇的热化学方程式：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+

（

），△H=-49.0kJ/mol
（2）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）=

mol/（L?min）．
②该反应的平衡常数表达式为K=

．
据图中提供的数据计算在该温度下的K值．K=

．（保留三位有效数字）
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是

（多选扣分）．
A．容器中压强不变的状态
B．混合气体中 c（CO₂）不变的状态
C．v_逆（H₂O）=3v_正（H₂）
D．混合气体的密度保持不变的状态
E．用CO₂、H₂、CH₃OH的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为1：3：1的状态
F．混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
（4）下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

．
A．升高温度 B．充入He（g），使体系压强增大
C．将H₂O（g）从体系中分离 D．再充入1mol CO₂和3mol H₂．

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据原子守恒完成方程式；
（2）①根据v=

△c

△t

结合反应速率之比等于化学计量数之比计算反应速率；
②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；
（3）根据达到平衡状态，各组分的浓度不变，正逆反应速率相等进行判断；
（4）根据使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大应使平衡向正反应方向移动分析．

解答： 解：（1）根据原子守恒可知，方程式右边比左边少2个H原子、1个O原子，组成的物质为H₂O，该温度下为气态，
故答案为：H₂O（g）；
（2）①v（CO₂）=

1.00mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），
则v（H₂）=3×v（CO₂）=0.225mol/（L?min），
故答案为：0.225；
②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，即k=

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

；
达到平衡时，c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂O）根据反应方程式，反应氢气的消耗难度为二氧化碳的3倍，所以平衡状态时氢气的浓度为：0.75mol/L；c（H₂O）=0.75mol/L，
K=

0.75×0.75

0.25×0.753

≈5.33，
故答案为：

c(CH3OH)×c(H2O)

c(CO2)×c3(H2)

；5.33；
（3）A．容器中压强不变的状态，反应两边气体的体积不相等，压强不变，证明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故A正确；
B．混合气体中 c（CO₂）不变的状态，各组分的浓度不变，正逆反应速率，达到了平衡状态，故B正确；
C．v_逆（H₂O）=3v_正（H₂），逆反应速率大于正逆反应速率，没有达到平衡状态，故C错误；
D．混合气体的密度保持不变的状态，反应两边都是气体，容器的容积不变，气体的密度始终不变，所以密度无法判断平衡状态，故D错误；
E．用CO₂、H₂、CH₃OH的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为1：3：1的状态，反应速率的大小，无法判断正逆反应速率是否相等，故E错误；
F．混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，反应两边气体的体积不相等，质量相等，平均相对分子质量不再改变，说明达到了平衡状态，故F正确；
故答案为：A B F
（4）A．该反应正反应为放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，故A错误；
B．充入He气，参加反应的物质的浓度不变，平衡不移动，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C正确；
D．再充入1molCO₂和3molH₂，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，故D正确．
故答案为：CD．

点评：本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡常数、平衡移动以及电化学等知识，题目难度不大，注意把握影响平衡移动的因素以及平衡移动方向的判断．