Question

【題目】降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2，目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。為探究反應原理，現進行如下實驗，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定條件下發生反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H＝－49.0kJ/mol。測得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示。

（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H2）=______mol/（Lmin）；

（2）氫氣的轉化率=______；

（3）該反應的平衡常數為______（保留小數點后2位）；

（4）下列措施中能使平衡體系中n（CH3OH）/n（CO2）增大的是______。

A．升高溫度 B．充入He（g），使體系壓強增大

C．將H2O（g）從體系中分離出去 D．再充入1mol H2

（5）當反應達到平衡時，H2的物質的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反應再一次達到平衡后，H2的物質的量濃度為c2，則c1______c2的關系（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

【答案】0.225 75% 5.33 CD ＜

【解析】

（1）根據反應的化學方程式可知

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始濃度（mol/L） 1 3 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡濃度（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75

從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H2）==0.225molL-1min-1；

（2）氫氣的轉化率=×100%=75%；

（3）平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，則k＝＝＝5.33；

（4）A、要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應使平衡向正反應方向移動。因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則n（CH3OH）/n（CO2）減小，A錯誤；

B、充入He（g），使體系壓強增大，但物質濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH3OH）/n（CO2）不變，B錯誤；

C、將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應方向移動，n（CH3OH）/n（CO2）增大，C正確；

D．再充入1molH2，平衡向正反應方向移動，n（CH3OH）增大，n（CO2）減小，則n（CH3OH）/n（CO2）增大，D正確。

答案選CD。

（5）當反應達到平衡時，向容器中再加入一定量H2，氫氣濃度增大，平衡向正反應方向移動，但平衡的移動不能完全抵消氫氣濃度的增大，故達到新的平衡狀態后，氫氣濃度一定比原平衡狀態大，即c1＜c2。