Question

【題目】為探究用CO2來生產燃料甲醇的反應原理，現進行如下實驗：在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 molH2，一定條件下發生反應：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1

T溫度下，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖。請回答下列問題：

① 達平衡時，氫氣的平衡濃度為C (H2)＝ 。

② 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，CO、H2和CH3OH的濃度保持不變

D．一定條件下，單位時間內消耗3 mol H2的同時生成1 mol CH3OH

③ 下列措施中能使平衡混合物中增大的是______________。

A．加入催化劑 B．充入He(g)，使體系壓強增大

C．將H2O(g)從體系中分離 D．降低溫度

④ 求此溫度(T)下該反應的平衡常數K ＝ 。若開始時向該1 L密閉容器中充入1 mol CO2，2molH2，1.5mol CH3OH和1 mol H2O(g)，則反應向 （填“正”或“逆”）反應方向進行。

Answer 1

【答案】（1）① 0.75mol/L； ② AC；③ CD； ④ 5.33或，正。

【解析】

試題分析：（1）①達到平衡時生成c(CH3OH)=0.75mol·L－1，則消耗c(H2)=0.75×3mol·L－1=2.25mol，則平衡時c(H2)=(3/1－2.25)mol/L=0.75mol/L；②A、反應前后氣體系數之和不相等，因此壓強不變，說明反應達到平衡，故正確；B、根據密度的定義，氣體質量不變，恒容狀態，體積不變，因此密度不變，不能說明反應達到平衡，故錯誤；C、根據化學平衡狀態的定義，當組分的濃度不再改變，說明反應達到平衡，故正確；D、用不同物質的反應速率，判斷達到平衡，要求反應方向一正一逆，消耗氫氣，生成甲醇，反應都是向正反應方向進行，故錯誤；③使用催化劑，化學平衡不移動，此比值不變，故錯誤；B、充入He，如果是恒容狀態，組分的濃度不變，平衡不移動，比值不變，故錯誤；C、從體系中分離H2O(g)，減少生成物的濃度，平衡右移，甲醇的量增加，因此比值增大，故正確；D、此反應是放熱反應，降低溫度，平衡右移，甲醇增大，CO2減少，比值增大，故正確；④根據化學平衡常數的定義，K=0.75×0.75/(0.25×0.753)=16/3，此時濃度商為1×1.5/(1×23)=0.1875<16/3，說明平衡向正反應方向移動。