Question

【題目】Ⅰ、如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2引起了全世界的普遍重視。目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。為探究該反應原理，進行如下實驗：在容積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2 ， 在500℃下發生發應，CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+ H2O（g）。實驗測得CO2和CH3OH（g）的物質的量（n）隨時間變化如下圖1所示：

（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H2）＝。
（2）500℃該反應的平衡常數為（結果保留一位小數），圖2是改變溫度時化學反應速率隨時間變化的示意圖，若提高溫度到800℃進行，達平衡時，K值（填“增大”“減小”或“不變”）。
（3）下列措施中不能使CO2的轉化率增大的是________________。
A.在原容器中再充入1mol H2
B.在原容器中再充入1molCO2
C.縮小容器的容積
D.使用更有效的催化劑
E.將水蒸氣從體系中分離出
（4）500℃條件下，測得某時刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的濃度均為0.5mol/L，則此時v（正） v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。
Ⅱ、一定條件下，可逆反應A2（g）＋B2（g） 2C（g）達到平衡時，各物質的平衡濃度為c（A2）＝0.5mol/L；c（B2）＝0.1mol/L；c（C）＝1.6mol/L。若用a、b、c分別表示A2、B2、C的初始濃度（mol/L），則：
①a、b應滿足的關系是； ②a的取值范圍是。

Answer 1

【答案】
（1）0.225mol/（L·min）
（2）5.3,減小
（3）B,D
（4）＞,a＝b＋0.4,0.4≤b≤1.3
【解析】（1）根據圖1，開始時CO2的濃度是1mol/L，平衡時CO2的濃度是0.25mol/L，CO2的濃度變化量是0.75 mol/L，則氫氣的濃度變化量是2.25 mol/L，v= ，所以氫氣的平均反應速率v（H2）＝ =0.225mol/（L·min）；
（2）根據“三段式”

k= =5.3；

根據圖2可知，升高溫度平衡逆向移動，K減小；
（3）A．在原容器中再充入1mol H2，平衡正向移動，CO2的轉化率增大； B．在原容器中再充入1molCO2，平衡正向移動，但CO2的轉化率減小；C．縮小容器的容積，平衡正向移動，CO2的轉化率增大； D．使用更有效的催化劑，平衡不移動， CO2的轉化率不變； E.將水蒸氣從體系中分離出，平衡正向移動，CO2的轉化率增大；故選BD；
（4）CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的濃度均為0.5mol/L， ， Q<K，所以反應正向進行， v（正）> v（逆）；

Ⅱ、①設轉化過程中A2(g)轉化濃度為x mol·L-1，B2(g)的轉化濃度也為x mol·L-1。平衡時：a-x=0.5，b-x=0.1。所以，a=b+0.4。

②根據一邊倒的方法，把C完全分解為A、B，則c（A2）=1.3mol/L；c（B2）＝0.9mol/L；把B完全變為C，則c（A2）＝0.4mol/L；c（B2）＝0mol/L；c（C）＝1.8mol/L；利用極值法，故a的取值范圍為0.4＜a＜1.3；

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解反應速率的定量表示方法的相關知識，掌握反應速率的單位：mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c-△t，以及對化學平衡狀態本質及特征的理解，了解化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）．