Question

工业上有一种方法有效地开发利用CO₂，是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)；△H=-49.0kJ/mol．测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(CO₂)= ________mol/(L•min)；

（2）氢气的转化率= ________；

（3）求此温度下该反应的平衡常数K=________；

（4）下列措施中能使平衡体系中n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是________

A．将H₂O(g)从体系中分离出去               B．充入He(g)，使体系压强增大

C．升高温度                               D．再充入1mol CO₂和3mol H₂

（5）当反应达到平衡时，CO₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量CO₂，待反应再一次达到平衡后，CO₂的物质的量浓度为c₂，则c₁________ c₂(填＞、＜、＝)

Answer

（1）0.075；（2）75%；（3）5.33；（4）AD（5）＜

【解析】

试题分析：（1）利用三段式解题法计算

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，

开始(mol/L)：1 3 0 0

变化(mol/L)：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡(mol/L)：0.25 0.75 0.75 0.75

从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)==0.225 mol•L-1•min-1，

因此v(CO2)= v(H2)=×0.225 mol•L-1•min-1=0.075 mol•L-1•min-1，故答案为：0.075；

（2）氢气的转化率=×100%=75%，故答案为：75%；

（3）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则k===5.33，故答案为：5.33；

（4）要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，应使平衡向正反应方向移动，A、将H2O(g)从体系中分离，平衡向正反应方法移动，n(CH3OH)/n(CO2)增大，故A正确；B、充入He(g)，使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变，故B错误；C、因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n(CH3OH)/n(CO2)减小，故C错误；D、再充入1mol CO2和3mol H2，等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则n(CH3OH)/n(CO2)增大，故D正确；故答案为：AD。

（5）向容器中再加入一定量CO2，c(CO2)增大，平衡向右移动，故c1＜ c2，故答案为：＜。

考点：考查了化学平衡的计算；化学平衡的影响因素；物质的量或浓度随时间的变化曲线的相关知识。