Question

【题目】Ⅰ、如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2 ， 在500℃下发生发应，CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+ H2O（g）。实验测得CO2和CH3OH（g）的物质的量（n）随时间变化如下图1所示：

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）＝。
（2）500℃该反应的平衡常数为（结果保留一位小数），图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）下列措施中不能使CO2的转化率增大的是________________。
A.在原容器中再充入1mol H2
B.在原容器中再充入1molCO2
C.缩小容器的容积
D.使用更有效的催化剂
E.将水蒸气从体系中分离出
（4）500℃条件下，测得某时刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的浓度均为0.5mol/L，则此时v（正） v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。
Ⅱ、一定条件下，可逆反应A2（g）＋B2（g） 2C（g）达到平衡时，各物质的平衡浓度为c（A2）＝0.5mol/L；c（B2）＝0.1mol/L；c（C）＝1.6mol/L。若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度（mol/L），则：
①a、b应满足的关系是； ②a的取值范围是。

Answer 1

【答案】
（1）0.225mol/（L·min）
（2）5.3,减小
（3）B,D
（4）＞,a＝b＋0.4,0.4≤b≤1.3
【解析】（1）根据图1，开始时CO2的浓度是1mol/L，平衡时CO2的浓度是0.25mol/L，CO2的浓度变化量是0.75 mol/L，则氢气的浓度变化量是2.25 mol/L，v= ，所以氢气的平均反应速率v（H2）＝ =0.225mol/（L·min）；
（2）根据“三段式”

k= =5.3；

根据图2可知，升高温度平衡逆向移动，K减小；
（3）A．在原容器中再充入1mol H2，平衡正向移动，CO2的转化率增大； B．在原容器中再充入1molCO2，平衡正向移动，但CO2的转化率减小；C．缩小容器的容积，平衡正向移动，CO2的转化率增大； D．使用更有效的催化剂，平衡不移动， CO2的转化率不变； E.将水蒸气从体系中分离出，平衡正向移动，CO2的转化率增大；故选BD；
（4）CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的浓度均为0.5mol/L， ， Q<K，所以反应正向进行， v（正）> v（逆）；

Ⅱ、①设转化过程中A2(g)转化浓度为x mol·L-1，B2(g)的转化浓度也为x mol·L-1。平衡时：a-x=0.5，b-x=0.1。所以，a=b+0.4。

②根据一边倒的方法，把C完全分解为A、B，则c（A2）=1.3mol/L；c（B2）＝0.9mol/L；把B完全变为C，则c（A2）＝0.4mol/L；c（B2）＝0mol/L；c（C）＝1.8mol/L；利用极值法，故a的取值范围为0.4＜a＜1.3；

【考点精析】解答此题的关键在于理解反应速率的定量表示方法的相关知识，掌握反应速率的单位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t，以及对化学平衡状态本质及特征的理解，了解化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）．