Question

6．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，引起了各国的普遍关注，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：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．

①平衡时H₂的转化率为75%．
②反应进行到3min时，同种物质的v_正 与v_逆的关系：v_正＞v_逆 （填＞，=，＜）
③上述反应平衡常数的表达式为K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
经计算该温度下此反应平衡常数的数值为$\frac{16}{3}$．

Answer 1

分析 ①由图可知，生成甲醇为0.75mol，则参加反应的氢气为0.75mol×3=2.25mol，结合转化率=$\frac{反应的量}{开始的量}$×100%；
②反应进行到3min时，甲醇的物质的量在增加，10min达到平衡；
③K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，结合平衡浓度计算．

解答 解：①由图可知，生成甲醇为0.75mol，则参加反应的氢气为0.75mol×3=2.25mol，氢气的转化率=$\frac{反应的量}{开始的量}$×100%=$\frac{2.25mol}{3mol}$×100%=75%，
故答案为：75%；
②反应进行到3min时，甲醇的物质的量在增加，10min达到平衡，可知3min时，向正反应方向移动，则v_正＞v_逆，故答案为：＞；
③K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，
      CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始 1                3                  0                0
转化  0.75           2.25            0.75            0.75
平衡  0.25          0.75             0.75            0.75
体积为1L的密闭容器，平衡浓度分别为0.25mol/L、0.75mol/L、0.75mol/L、0.75mol/L，
K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×（0.75）^{3}}$=$\frac{16}{3}$，
故答案为：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$；$\frac{16}{3}$．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、转化率计算等为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意K的计算利用平衡浓度，题目难度不大．