Question

在一恒溫、恒容密閉容器中充入1mol CO2和3 mol H2，一定條件下發生反應：

CO2(g)+3H2(g) CH3OH (g)+H2O(g) △H=－49.0 kJ/mol

某種反應物和生成物的濃度隨時間變化如圖所示。回答下列問題：

（1）Y的化學式是 。

（2）反應進行到3min時， v正 v逆(填“＞”或“<”、“=”)。反應前3min，H2的平均反應速率v（H2）= mol·L-1·min-1。

（3）不能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是 。

A．容器內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轉化率為75%

（4）上述反應達到平衡后，往容器中同時加入1molCO2和1mol H2O(g)，此時平衡將 （填“向左”、“向右”或“不”）移動。

（5）上述溫度下，反應CH3OH (g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g)的平衡常數K= （計算結果保留2位小數）。

 

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,反應物Y的濃度變化也是0.75mol/L。根據反應方程式可知CO2(g)+3H2(g) CH3OH (g)+H2O(g) △H=－49.0 kJ/mol，無論是哪種生成物，方程式的系數都是1，其改變量與反應物相同。則根據反應時各物質的關系可知只能是方程式中的系數為1的物質。因此Y的化學式是CO2。（2）反應進行到10min時得到化學平衡。所以在進行到3min時， v正＞ v逆，反應正向進行。反應前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．容器內各氣體的體積比保持不變，則任何組分的物質的量不變，物質的量濃度不變，反應達到平衡。正確。B．由于反應是在一恒溫、恒容密閉容器中進行。無論反應是否發生，也無論反應進行到哪種程度，由于容器的容積不變、物質的質量不變，所以混合氣體密度不變。錯誤。C．在任何時刻都存在速率關系：3v正（CH3OH） =v正（H2），而3v逆（CH3OH） =v正（H2）。則v正（CH3OH）= v逆（CH3OH）。即用同一物質表示的反應速率V正=V逆。因此反應達到了平衡狀態。正確。D．由圖像可知：達到平衡狀態時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轉化率為（3×0．75mol/L ÷3）×100%=75%。正確。因此不能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據的選項是B。（4）上述反應達到平衡后，往容器中同時加入1molCO2和1mol H2O(g)，由于增大了反應物的濃度，所以此時平衡將向右移動。（5）上述溫度下，反應CH3OH (g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g)的平衡常數.解得K=0.19。

考點：考查反應時各物質濃度的關系、反應方向和化學平衡狀態的判斷、化學反應速率與化學平衡常數的計算的知識。