Question

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

(1)按曲線Ⅰ計算反應從0到4 min時，v(H2)＝____________________。

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

反應按曲線Ⅱ進行，計算達到平衡時容器中c(CO2)＝______________。

(3)判斷該反應達到平衡的依據為________(填字母)。

A．混合氣體的平均相對分子質量不隨時間改變

B．3v(H2)正＝v(CH3OH)逆

C．混合氣體的壓強不隨時間改變

D．單位時間內生成CH3OH和H2O的物質的量相同

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計算反應從0到4 min時，v(H2)＝==0.05 mol·L－1·min－1；（2）根據到達平衡的時間減少，氫氣也減少，平衡正向移動，說明是增大二氧化碳的濃度；反應按曲線Ⅱ進行，達到平衡時容器中n(H2)＝0.5mol，

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

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

開始時的濃度/mol/L 0.2 0.4 0 0

改變的濃度/mol/L 0.2

平衡時的濃度/mol/L 0.2

則K==，而在條件Ⅱ只增大二氧化碳的濃度，則設平衡時c(CO2)＝x,有：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

開始時的濃度/mol/L ？ 0.4 0 0

改變的濃度/mol/L 0.3

平衡時的濃度/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．該反應為氣體體積減小的反應，氣體總質量不變，但氣體的總物質的量會由平衡移動而變，故混合氣體的平均相對分子質量不隨時間改變時說明已達平衡狀態，選項A正確；B v(H2)正＝3v(CH3OH)逆是說明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，選項B錯誤；C、該反應為氣體體積減小的反應，氣體的總物質的量會由平衡移動而變，故混合氣體的壓強不隨時間改變時說明已達平衡狀態，選項C正確；D、同一個方向的速率，沒有反映出正、逆兩個方向，選項D錯誤。答案選AC。