Question

（6分）在體積為1 L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500^oC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)________________
（2）該反應的平衡常數K為____________________（精確到小數點后兩位）
（3）下列能說明反應達到平衡狀態的是________________
a．容器中壓強保持不變            b．混合氣體密度保持不變
c．容器內CO₂的分子數保持不變    d．每消耗1 mol CO₂的同時生成1 mol H₂O

Answer 1

（6分）（1）0.225mol/(L·min)（2）5.33   （3）ac（2分）

試題分析：（1）根據圖像可知，平衡時，甲醇的濃度變化量是0.75mol/L，所以氫氣濃度的變化量就是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，則氫氣的反應速率是2.25mol/L÷10min＝0.225mol/(L·min)。
（2）反應前氫氣的濃度是3mol/L，所以平衡時氫氣的濃度是3mol/L－2.25mol/L＝0.75mol/L，則該反應的平衡常數K＝。
（3）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，所以c正確；該反應是體積減小的，所以在反應過程中，壓強也是減小的，因此a正確；密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，b不正確；d中反應速率的方向是相同的，速率之比是相應的化學計量數之比，因此d中的關系始終是成立，不正確，答案選ac。
點評：判斷化學平衡狀態的標志有：(1)任何情況下均可作為標志的：①υ_正=υ_逆(同一種物質)；②各組分含量(百分含量、物質的量、質量)不隨時間變化；③某反應物的消耗(生成)速率、某生成物的消耗(生成)速率=化學計量數之比；(2)在一定條件下可作為標志的是：①對于有色物質參加或生成的可逆反應體系，顏色不再變化；②對于有氣態物質參加或生成的可逆反應體系，若反應前后氣體的系數和相等，則混合氣體平均相對分子質量M和反應總壓P不變(恒溫恒容)；③對于恒溫絕熱體系，體系的溫度不在變化；(3)不能作為判斷標志的是：①各物質的物質的量或濃度變化或反應速率之比=化學計量數之比 (任何情況下均適用)；②有氣態物質參加或生成的反應，若反應前后氣體的系數和相等，則混合氣體平均相對分子質量M和反應總壓P不變(恒溫恒容)。