Question

过度排放CO₂会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO₂转化为可利用的资源．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1L固定体积的密闭容器中，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＞0，经测得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，CO₂的平均反应速率v（CO₂）=

 

；
（2）该反应的平衡常数表达式K=

 

；
（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                 b．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）
c．混合气体中c（H₂O）不变          d．c（CO₂）=c（CH₃OH）
（4）下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是

 

（填字母）．
a．升高温度   b．将CH₃OH（g）及时液化抽出   c．选择高效催化剂   d．再充入H₂O（g）

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行浓度增大；10nim内达到平衡，生成甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L；根据c=

△c

△t

计算△c（CO₂）；
（2）平衡常数等于生成物的浓度化学计量数幂之积除以反应物的浓度化学计量数幂之积，
（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）依据化学反应的影响因素和条件逐项分析判断：
A、反应是放热反应，升温平衡逆向进行；
B、将CH₃OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量平衡正向进行；
C、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡；
D、再充入H₂O（g），增加生成物浓度，平衡逆向进行．

解答： 解：二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小，甲醇是生成物，随反应进行浓度增大；10nim内达到平衡，生成甲醇浓度为0.75mol/L，二氧化碳浓度变化了0.75mol/L，则：
（1）v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），故答案为：0.075mol/（L?min）；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常数表达式K=

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

，故答案为：

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

；
（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、∵平衡时v_逆（H₂O）=3v_正（H₂），∴当v_正（H₂）=v_逆（H₂O）时，逆反应速率大于正反应速率，没有达到平衡状态，故b错误；
c、混合气体中H₂O浓度不变时，各组分的浓度不变，正逆反应速率，达到了平衡状态，故c正确；
d、CH₃OH和CO₂浓度是否相等与初始量有关，还与转化率有关，不能依次判断平衡状态，故d错误；
故答案为：ac；
（4）a、反应是吸热反应，升温平衡正向进行，故a正确；
b、将CH₃OH（g）及时液化抽出，减小生成物的量，平衡正向进行，故b正确；
c、选择高效催化剂只能改变速率，不改变化学平衡，故c错误；
d、再充入H₂O（g），增加生成物浓度，平衡逆向进行，故d错误；
故答案为：ab．

点评：本题考查较为综合，涉及化学反应速率、平衡状态的判断、平衡常数、平衡移动等知识，题目难度中等，注意把握影响平衡移动的因素以及平衡移动方向的判断．