Question

15．工业上有一种用CO₂生产甲醇的方法：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49kJ，现将6molCO₂和8molH₂充入20L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图所示，a、b、c、d括号内数据表示坐标．下列说法正确的是（　　）

• A． 升高温度，平衡常数将变大
• B． 0～1min，v（CO₂）=0.1mol/（L•min）
• C． 达到平衡时，氢气的转化率为75%
• D． 到达平衡时，甲醇的体积分数为20%

Answer 1

分析 A．该反应为放热反应，升高温度后平衡向着逆向移动，则平衡常数减小；
B.0～1min，氢气的物质的量从8mol变为6mol，根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算出氢气的反应速率，然后根据反应速率与计量数成正比计算出二氧化碳的平均反应速率；
C．转化率=$\frac{反应消耗的物质的量}{反应前总的物质的量}$×100%，据此计算出氢气的转化率；
D．平衡时消耗了6mol氢气，据此可计算出平衡时甲醇的物质的量，然后利用差量法计算出平衡时气体减小的总物质的量，最后计算出甲醇的体积分数．

解答 解：A．该反应为放热反应，升高温度后平衡向着逆向移动，则反应物浓度增大，生成物浓度减小，所以平衡常数会减小，故A错误；
B.0～1min，氢气的物质的量从8mol变为6mol，氢气消耗了2mol，则v（H₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{2mol}{20L}}{1min}$=0.1mol/（L•min），则v（CO₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=$\frac{0.1}{3}$mol/（L•min），故B错误；
C．平衡时氢气的物质的量为2mol，则平衡时消耗氢气的物质的量为：8mol-2mol=6mol，则氢气的转化率为：$\frac{6mol}{8mol}$×100%=75%，故C正确；
D．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△n（减小）
            3         1                  2
            6mol      n△n
则平衡时混合气体减小的物质的量为：△n=$\frac{6mol×2}{3}$=4mol，则平衡时气体的总物质的量为：6mol+8mol-4mol=10mol，
平衡时生成甲醇的物质的量为n=$\frac{6mol×1}{3}$=2mol，所以甲醇的体积分数为：$\frac{2mol}{10mol}$×100%=20%，故D正确；
故选CD．

点评 本题考查了物质的量随时间变化的曲线，题目难度中等，明确化学平衡特征及影响因素为解答关键，注意掌握化学反应速率、转化率的概念及表达式，D为难点，注意差量法的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．