Question

【題目】工業(yè)上可用CO2與H2反應(yīng)生成甲醇，在T ℃下，將1 mol CO2和2 mol H2充入5 L恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化情況如下圖中曲線Ⅰ所示。

(1)按曲線Ⅰ計(jì)算反應(yīng)從0到4 min時(shí)，v(H2)＝____________________。

(2)在T ℃時(shí)，若僅改變某一外界條件時(shí)，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化情況如圖中曲線Ⅱ所示，則改變的外界條件為_______________________________________；

反應(yīng)按曲線Ⅱ進(jìn)行，計(jì)算達(dá)到平衡時(shí)容器中c(CO2)＝______________。

(3)判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)為________(填字母)。

A．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間改變

B．3v(H2)正＝v(CH3OH)逆

C．混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變

D．單位時(shí)間內(nèi)生成CH3OH和H2O的物質(zhì)的量相同

Answer 1

【答案】 0.05 mol·L－1·min－1 增大二氧化碳的濃度(或增加CO2的量) 2．4 mol·L－1 AC

【解析】（1）按曲線Ⅰ計(jì)算反應(yīng)從0到4 min時(shí)，v(H2)＝==0.05 mol·L－1·min－1；（2）根據(jù)到達(dá)平衡的時(shí)間減少，氫氣也減少，平衡正向移動(dòng)，說(shuō)明是增大二氧化碳的濃度；反應(yīng)按曲線Ⅱ進(jìn)行，達(dá)到平衡時(shí)容器中n(H2)＝0.5mol，

根據(jù)反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)在條件Ⅰ時(shí)：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

開(kāi)始時(shí)的濃度/mol/L 0.2 0.4 0 0

改變的濃度/mol/L 0.2

平衡時(shí)的濃度/mol/L 0.2

則K==，而在條件Ⅱ只增大二氧化碳的濃度，則設(shè)平衡時(shí)c(CO2)＝x,有：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

開(kāi)始時(shí)的濃度/mol/L ？ 0.4 0 0

改變的濃度/mol/L 0.3

平衡時(shí)的濃度/mol/L 0.1

溫度不變，則K不變，有K==，解得x= 2．4，則 c(CO2)＝2．4mol·L－1；

(3) A．該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，氣體總質(zhì)量不變，但氣體的總物質(zhì)的量會(huì)由平衡移動(dòng)而變，故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間改變時(shí)說(shuō)明已達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；B v(H2)正＝3v(CH3OH)逆是說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C、該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，氣體的總物質(zhì)的量會(huì)由平衡移動(dòng)而變，故混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變時(shí)說(shuō)明已達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C正確；D、同一個(gè)方向的速率，沒(méi)有反映出正、逆兩個(gè)方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選AC。