Question

在体积为2L的恒容密闭容器中，充入2molCO₂和6molH₂，一定条件下反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

（1）0～9min内，v(H₂)=__mol·L⁻¹·min⁻¹。

（2）能说明上述反应达到平衡状态的是__(填编号)。

a．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1

b．混合气体的密度不随时间的变化而变化

c．单位时间内消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O

d．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变

e．混合气体的压强不随时间的变化而变化

（3）平衡时H₂的转化率为___。

（4）平衡时混合气体中H₂O(g)的体积分数是__。

（5）一定温度下，第9分钟时v_正(CH₃OH)__(填“大于”、“小于”或“等于”)第3分钟时v_逆 (CH₃OH)。

Answer

0.25 de 75% 30% 大于

【解析】

(1)可先求出0～9min内v(CO2)，然后利用速率之比等于化学计量数之比，求出v(H2)。

(2)a．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1，不能确定反应是否达平衡状态；

b．反应前后混合气的质量不变，体积不变，则混合气体的密度始终不变；

c．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O，此关系适合于反应进行中的任意阶段；

d．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，表明反应达平衡状态；

e．平衡前，混合气体的压强随时间的变化而变化，只有平衡时压强才不发生改变。

(3)利用三段式，可求出H2的变化量，从而求出平衡时H2的转化率。

(4) 利用三段式，可求出H2O的变化量，也就是平衡量，从而求出平衡时混合气体中H2O(g)的体积分数。

(5)随着反应的进行，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，但平衡前，正反应速率始终大于逆反应速率。

(1)0～9min内v(CO2)==mol·L−1·min−1，v(H2)=3v(CO2)= 0.25mol·L−1·min−1。答案为：0.25；

(2)a．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1，不能确定反应是否达平衡状态，a不合题意；

b．反应前后混合气的质量不变，体积不变，则混合气体的密度始终不变，所以密度不变时反应不一定达平衡状态，b不合题意；

c．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O，此关系适合于反应进行中的任意阶段，所以不一定达平衡状态，c不合题意；

d．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，表明反应达平衡状态，d符合题意；

e．平衡前，混合气体的压强随时间的变化而变化，只有平衡时压强才不发生改变，e符合题意。答案为：de；

(3)

平衡时H2的转化率为=75%。答案为：75%；

(4)平衡时混合气体中H2O(g)的体积分数为=30%。答案为：30%；

(5)随着反应的进行，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，但平衡前，正反应速率始终大于逆反应速率。由一定温度下，第9分钟时v正(CH3OH)大于第3分钟时v逆 (CH3OH)。答案为：大于。