Question

碳循環的途徑之一是：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49.0kJ，在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，在兩種不同的實驗條件下進行反應，測得CH₃OH（g）的物質的量隨時間變化情況如下圖所示：
（1）前5min內實驗①的平均反應速率v（H₂）=

 

 mol/（L?min）．
（2）能說明上述反應達到平衡狀態的是

 

（填編號）．
a．混合氣體的密度不隨時間變化而變化
b．單位時間內每消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O
c．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變
d．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂）
（3）與①相比，②僅改變一種反應條件，所改變的條件和判斷的理由分別是

 

．
（4）在一定溫度下，把2.0L CO₂和6.0L H₂通入一個帶活塞的體積可變的密閉容器中，活塞的一端與大氣相通，反應達到平衡后，測得混合氣體為7.0L．若需控制平衡后混合氣體為6.5L，則可采取的措施是

 

；欲使反應的K減小，可以采取的措施是

 

．

Answer 1

分析：（1）利用三段式求出各自的物質的量，然后根據v=

△c

△t

計算；
（2）可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率之比等于系數之比（不同物質），平衡時各種物質的物質的量、濃度等不再發生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（3）由圖可知與①相比，②的反應速率增大，平衡正向移動，然后根據溫度、壓強對化學平衡的影響來判斷；
（4）根據該反應是一個氣體體積減小、放熱的反應，平衡正向移動，容器的體積減小；根據平衡正向移動，平衡常數增大，反之，平衡常數減小．

解答：解：（1）根據三段式   
             CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.55     1.65             0.55       0.55 
平衡（mol/L）：0.45     1.35              0.55       0.75
從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

1.65 mol   2L

5min

=0.165mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.165；
（2）a．各物質都為氣體，容器的體積不變，混合氣體的總質量不變，密度自始至終為定值，不能說明可逆反應到達平衡，故A錯誤；
b．單位時間內每消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O，都表示正反應速率，不能說明可逆反應到達平衡，故b錯誤；
c．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變，說明可逆反應到達平衡，故c正確；
d．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂）即υ正（H₂）：υ逆（CO₂）=3：1，等于化學計量數之比，說明到達平衡，故d正確；
故選：cd．
（3）溫度升高、反應速率加快，平衡向逆反應方向移動，不符合題意；壓強增大，反應速率加快，平衡向正反應方向移動，符合題意；故答案為：增大壓強；因為與①相比，②的反應速率增大，平衡正向移動，符合增大壓強的情況；
（4）反應達到平衡后，測得混合氣體為7.0L．若需控制平衡后混合氣體為6.5L，由于壓強不變，只能通過溫度的改變使得平衡正向移動，降低溫度，平衡向放熱的方向，即正反應方向移動，升高溫度，平衡向吸熱的方向，即逆反應方向移動，平衡常數減小，
故答案為：降溫；升溫．

點評：考查利用速率的計算、化學平衡狀態的判斷、以及外界條件對化學平衡的影響，難度中等，在判斷平衡時，對于不同物質表示的正逆反應速率，可以利用速率之比等于化學計量數之比轉化為同一物質表示正逆速率．