Question

5．工业上“固定”和利用CO₂能有效地减轻“温室”效应，可用CO₂生产燃料甲醇：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1
（1）在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是BC．
A．n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1
B．容器内压强保持不变
C．H₂的消耗速率与CH₃OH的消耗速率之比为3：1
D．容器内的密度保持不变
（2）一定温度下，将6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图所示（实线）．图中数据a（1，6）代表的意思是：在1min时H₂的物质的量是6mol．
①a点正反应速率大于逆反应速率（填“大于”、“等于”或“小于”），在1～3min内的平均反应速率v（H₂）=0.83mol•L^-1min^-1．
②仅改变某一实验条件时，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是升高温度，曲线II对应的实验条件改变是增大压强．
（3）甲醇可用于制作燃料电池，若电解质溶液为酸性，负极的电极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）可逆反应达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；
（2）①根据图象中氢气的物质的量变化判断反应进行的方向，然后判断正逆反应速率大小；v=$\frac{△c}{△t}$进行计算求解；
②曲线Ⅰ的反应速率大于原反应，达到平衡时氢气的物质的量增大，说明平衡向着逆向移动；曲线Ⅱ的反应速率大于原反应，达到平衡时氢气的物质的量减小，说明平衡向着正向移动；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应．

解答 解：（1）A．平衡时各物质物质的量之比决定于开始加入物质的多少和反应限度，与平衡状态无关，所以n（CO₂）：n（H₂）：n（CH₃OH）：n（H₂O）=1：3：1：1，不能判断正逆反应速率是否相等，无法判断是否达到平衡状态，故A错误；
B．该反应是体积减小的反应，容器内压强保持不变，表明正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，达到了平衡状态，故B正确；
C．当H₂的消耗速率与CH₃OH的消耗速率之比为3：1时才能表示正逆反应速率，且满足计量数关系，说明达到了平衡状态，故C正确；
D．容器内的密度保持不变，反应方程式两边都是气体，气体的总质量不变，容器的容积固定，所以反应过程中气体的密度始终不变，所以密度不能作为判断平衡状态的依据，故D错误；
故选BC；
（2）①根据图象可知，a到b过程中氢气的物质的量减小，说明反应向着正向移动，正反应速率大于逆反应速率，v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{8-3}{2}}{3}$=0.83mol•L^-1min^-1，
故答案为：大于； 0.83mol•L^-1min^-1；
②由曲线Ⅰ的反应速率增大，且达到平衡时氢气的物质的量增大，平衡向着逆向移动，该反应为放热反应，说明升高了温度，正逆反应速率都增大，平衡向着逆向移动，氢气的转化率减小；
根据曲线Ⅱ的曲线可知，反应速率比原反应增大，达到平衡时氢气的物质的量减小，平衡向着正向移动，该反应是体积缩小的反应，说明增大了压强，正逆反应速率都增大，平衡性在正向移动，氢气的转化率增大，
故答案为：升高温度；增大压强；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，所以负极反应式为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、原电池电极反应式书写、化学平衡的计算等知识，题目难度较大，涉及的知识点较多，充分考查了学生对书写知识的掌握情况．