Question

在一恒温、恒容密闭容器中充入1mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：

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

某种反应物和生成物的浓度随时间变化如图所示。回答下列问题：

（1）Y的化学式是                    。

（2）反应进行到3min时， v_正    v_逆(填“＞”或“<”、“=”)。反应前3min，H₂的平均反应速率v（H₂）=                    mol·L^-1·min^-1。

（3）不能判断该反应达到化学平衡状态的依据是                 。

A．容器内各气体的体积比保持不变        B．混合气体密度不变

C．3v逆（CH₃OH） =v正（H₂）          D．H₂转化率为75%

（4）上述反应达到平衡后，往容器中同时加入1molCO₂和1mol H₂O(g)，此时平衡将        （填“向左”、“向右”或“不”）移动。

（5）上述温度下，反应CH₃OH (g) + H₂O(g) CO₂(g) + 3H₂(g)的平衡常数K=          （计算结果保留2位小数）。

Answer

（1）CO2 （2）＞ 0.5 （3）B （4）向右 （5）0.19

【解析】

试题分析：(1)由图像可知生成物X的浓度变化是0.75mol/L,反应物Y的浓度变化也是0.75mol/L。根据反应方程式可知CO2(g)+3H2(g) CH3OH (g)+H2O(g) △H=－49.0 kJ/mol，无论是哪种生成物，方程式的系数都是1，其改变量与反应物相同。则根据反应时各物质的关系可知只能是方程式中的系数为1的物质。因此Y的化学式是CO2。（2）反应进行到10min时得到化学平衡。所以在进行到3min时， v正＞ v逆，反应正向进行。反应前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．容器内各气体的体积比保持不变，则任何组分的物质的量不变，物质的量浓度不变，反应达到平衡。正确。B．由于反应是在一恒温、恒容密闭容器中进行。无论反应是否发生，也无论反应进行到哪种程度，由于容器的容积不变、物质的质量不变，所以混合气体密度不变。错误。C．在任何时刻都存在速率关系：3v正（CH3OH） =v正（H2），而3v逆（CH3OH） =v正（H2）。则v正（CH3OH）= v逆（CH3OH）。即用同一物质表示的反应速率V正=V逆。因此反应达到了平衡状态。正确。D．由图像可知：达到平衡状态时c(CO2)=0.25mol/L,改变了0．75mol/L.由于n(CO2):n(H2)=1:3，所以H2改变的浓度3×0．75mol/L，H2的起始浓度3mol/L.所以H2转化率为（3×0．75mol/L ÷3）×100%=75%。正确。因此不能判断该反应达到化学平衡状态的依据的选项是B。（4）上述反应达到平衡后，往容器中同时加入1molCO2和1mol H2O(g)，由于增大了反应物的浓度，所以此时平衡将向右移动。（5）上述温度下，反应CH3OH (g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g)的平衡常数.解得K=0.19。

考点：考查反应时各物质浓度的关系、反应方向和化学平衡状态的判断、化学反应速率与化学平衡常数的计算的知识。