Question

【題目】在一定條件下，由CO2與H2反應可合成甲醇，反應為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；如圖所示為向一固定容積為2 L的絕熱密閉容器中加入1 mol CH3OH和1 mol H2O后，反應體系內CO2濃度的變化；其中第5 min 時，在其他條件不變的條件下，向容器中加入一定物質的量的 CO2和H2，第8 min 重新達到平衡狀態，此時反應體系內c(H2)=c(CH3OH)。下列說法錯誤的是

A. 0~4 min 內，生成CO2的平均反應速率為0.025 mol·L-1·min-1

B. 第5 min 時在反應容器中加入了0.20 mol CO2和0.40 mol H2

C. 8 min后CH3OH的平衡濃度為0.425 mol·L-1

D. 前5 min CH3OH的轉化率為20%，5~8 min H2的轉化率為37.5%

Answer 1

【答案】D

【解析】

0~4 min 內，c(CO2)由0增加到0.10 mol·L-1，CO2平均反應速率為v(CO2)=0.10 mol·L-1/4 min=0.025 mol·L-1·min-1，A項正確；

當反應進行到第4 min時，反應達到了平衡狀態，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始（mol） 0 0 1 1

變化（mol） 0.2 0.6 0.2 0.2

平衡（mol） 0.2 0.6 0.8 0.8

此時c(H2)=0.30 mol·L-1，c(CH3OH)=0.50 mol·L-1-0.10 mol·L-1=0.40 mol·L-1，c(H2O)=0.40 mol·L-1；

從題圖可得，5 min 時加入了CO2，c(CO2)由0.10 mol·L-1增大到0.20 mol·L-1，即加入了0.20 mol CO2；

當反應進行到第8 min時，反應重新達到平衡，在5~8 min內消耗CO2 0.05 mol，同時消耗H2 0.15 mol，c(CO2)減小了0.025 mol·L-1，c(H2)減小了0.075 mol·L-1，而c(CH3OH)增大了0.025 mol·L-1，變為0.425 mol·L-1；由于此時c(H2)=c(CH3OH)，即c(H2)=0.425 mol·L-1，那么在第5min時c(H2)=0.50 mol·L-1，即加入了0.40 mol H2，即B、C項正確；

根據上述分析前5 min 內CH3OH的轉化率=0.2 mol/1 mol×100%=20%，5~8 min 內H2的濃度由0.50 mol·L-1變為0.425 mol·L-1，減少了0.075 mol·L-1，轉化率為×100%=15%，D項錯誤。

故答案選D。