Question

【題目】目前工業上可用CO2來生產燃料甲醇，有關反應為：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝—49.0 kJ·mol－1。現向體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，反應過程中測得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時間的變化如圖所示。

（1）從反應開始到平衡，氫氣的平衡濃度為C（H2）＝_____________；

（2）若改變條件使平衡向正反應方向移動，則平衡常數______________（填序號）

a．可能不變 b．可能減小 c．可能增大 d．不變、減小、增大皆有可能

（3）能夠說明該反應已達到平衡的是__________（填字母序號,下同）。

A.恒溫、恒容時,容器內的壓強不再變化

B.恒溫、恒容時,容器內混合氣體的密度不再變化

C.一定條件下,CO2、H2和CH3OH的濃度保持不變

D.一定條件下,單位時間內消耗3molH2的同時生成1mol CH3OH

（4）在其他條件不變的情況下，將體系體積壓縮到原來的二分之一，下列有關該體系的說法正確的是________。

a．氫氣的濃度減小 b．正反應速率增大，逆反應速率也增大

c．甲醇的物質的量增加 d．重新平衡時n（H2）/n（CH3OH）增大

（5）求此溫度（T）下該反應的平衡常數K= ________。若開始時向該1L密閉容器中充入1mol CO2,2mol H2,1.5mol CH3OH和1mol H2O（g）,則反應向________（填“正”或“逆”）反應方向進行。

Answer 1

【答案】（1）0.75mol·L－1（2）ac（3）AC（4）bc（5）16/3正

【解析】

試題分析：（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故氫氣的平衡濃度為C（H2）＝3mol/1L-2.25mol/L=0.75mol/L；

（2）化學平衡常數只與溫度有關，當不改變溫度，使平衡向右移動時，化學平衡常數不變，正反應放熱，當降低溫度使平衡向右移動時，化學平衡常數減小，故答案為ac；

（3）A.氣體反應物和氣體生成物的系數和不等，當恒溫、恒容時,容器內的壓強不再變化，說明反應達到平衡狀態；故A正確；B.反應體系均為氣態，根據質量守恒定律，恒溫、恒容時,容器內混合氣體的密度始終保持不變，不一定是平衡狀態，故B錯誤；C.一定條件下,CO2、H2和CH3OH的濃度保持不變說明反應達到平衡，故C正確；D.一定條件下,單位時間內消耗3molH2的同時生成1molCH3OH，均表示正反應速率，無法判斷反應達到平衡狀態，故D錯誤；答案為AC。

（4）在其他條件不變的情況下，將體系體積壓縮到原來的二分之一，此時各物質的濃度瞬間增加一倍，平衡向正方向移動，反應物的濃度會略有減小，生成物的濃度會繼續增大；a．氫氣的濃度增大，故a錯誤；b．正、逆反應速率均增大，故b正確； c．平衡正向移動，甲醇的物質的量增加，故c正確；d．平衡正向移動，n（H2）減小，n（CH3OH）增大，重新平衡時n（H2）/n（CH3OH）減小，故d錯誤；答案為bc。

（5）平衡時甲醇為0.75mol/L、二氧化碳為0.25mol/L，H2為0.75mol/L，水也為0.75mol/L；則平衡常數K==16/3，若開始時向該1L密閉容器中充入1mol CO2,2mol H2,1.5mol CH3OH和1mol H2O（g）,此時Q==（1.5×1）/（1×23）=3/16<K，說明反應正向進行。