Question

在一恒溫、恒容密閉容器中充入1mol CO₂和3 mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH (g)+H₂O(g)  △H=－49.0 kJ/mol
某種反應(yīng)物和生成物的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。回答下列問題：

（1）Y的化學(xué)式是                   。
（2）反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)， v_正   v_逆(填“＞”或“<”、“=”)。反應(yīng)前3min，H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂）=                   mol·L^-1·min^-1。
（3）不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是                。

A．容器內(nèi)各氣體的體積比保持不變	B．混合氣體密度不變
C．3v逆（CH3OH） =v正（H2）	D．H2轉(zhuǎn)化率為75%

（4）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，往容器中同時(shí)加入1molCO₂和1mol H₂O(g)，此時(shí)平衡將       （填“向左”、“向右”或“不”）移動(dòng)。
（5）上述溫度下，反應(yīng)CH₃OH (g) + H₂O(g)CO₂(g) + 3H₂(g)的平衡常數(shù)K=         （計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù)）。

Answer 1

（1）CO₂  （2）＞   0.5    （3）B        （4）向右    （5）0.19

解析試題分析：(1)由圖像可知生成物X的濃度變化是0.75mol/L,反應(yīng)物Y的濃度變化也是0.75mol/L。根據(jù)反應(yīng)方程式可知CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH (g)+H₂O(g)  △H=－49.0 kJ/mol，無論是哪種生成物，方程式的系數(shù)都是1，其改變量與反應(yīng)物相同。則根據(jù)反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)的關(guān)系可知只能是方程式中的系數(shù)為1的物質(zhì)。因此Y的化學(xué)式是CO₂。（2）反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)得到化學(xué)平衡。所以在進(jìn)行到3min時(shí)， v_正＞ v_逆，反應(yīng)正向進(jìn)行。反應(yīng)前3min，V(CO₂)=0.5mol/L÷3min=1/6mol/(L·min)。由于V(H₂) =3V(CO₂)=3×1/6mol/(L·min)= 0.5 mol/(L·min)。 （3）A．容器內(nèi)各氣體的體積比保持不變，則任何組分的物質(zhì)的量不變，物質(zhì)的量濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡。正確。B．由于反應(yīng)是在一恒溫、恒容密閉容器中進(jìn)行。無論反應(yīng)是否發(fā)生，也無論反應(yīng)進(jìn)行到哪種程度，由于容器的容積不變、物質(zhì)的質(zhì)量不變，所以混合氣體密度不變。錯(cuò)誤。C．在任何時(shí)刻都存在速率關(guān)系：3v正（CH₃OH） =v正（H₂），而3v逆（CH₃OH） =v正（H₂）。則v正（CH₃OH）= v逆（CH₃OH）。即用同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率V正=V逆。因此反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。正確。D．由圖像可知：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)c(CO₂)=0.25mol/L,改變了0．75mol/L.由于n(CO₂):n(H₂)=1:3，所以H₂改變的濃度3×0．75mol/L，H₂的起始濃度3mol/L.所以H₂轉(zhuǎn)化率為（3×0．75mol/L ÷3）×100%=75%。正確。因此不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的選項(xiàng)是B。（4）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，往容器中同時(shí)加入1molCO₂和1mol H₂O(g)，由于增大了反應(yīng)物的濃度，所以此時(shí)平衡將向右移動(dòng)。（5）上述溫度下，反應(yīng)CH₃OH (g) + H₂O(g)CO₂(g) + 3H₂(g)的平衡常數(shù).解得K=0.19。
考點(diǎn)：考查反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)濃度的關(guān)系、反應(yīng)方向和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算的知識(shí)。