Question

【題目】中國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。CO2可轉化成有機物實現碳循環。在體積為1L的密閉容器中，充入 1mol CO2和3mol H2，一定條件下反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖所示。

（1）從3 min到9 min，υ(H2)=________；

（2）能說明上述反應達到平衡狀態的是____________（填編號）。

A．反應中CO2與CH3OH的物質的量濃度之比為1∶1（即圖中交叉點）

B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化

C．單位時間內消耗3mol H2，同時生成1mol H2O

D．CO2的體積分數在混合氣體中保持不變

（3）平衡時CO2的轉化率為______________。

（4）平衡時混合氣體中CH3OH(g)的體積分數是__________________。

（5）一定溫度下，第9分鐘時υ逆(CH3OH) _______（填“大于”、“小于”或“等于”）第3分鐘時υ正(CH3OH)。

Answer 1

【答案】0.125mol·L－1·min－1 D 75﹪ 30﹪ 小于

【解析】

（1）3min到9min，根據CO2濃度變化計算CO2化學反應速率，利用計量數之比得到v（H2）；

（2）化學反應達到平衡狀態時正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的物理量不變；

（3）由圖象可知平衡時CO2為0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，以此計算轉化率；

（4）結合各物質的平衡濃度，利用三段式法計算；

（5）第9分鐘時達到平衡，υ逆（CH3OH）=υ正（CH3OH），隨著反應的進行，正反應速率逐漸減�。�

(1)3min到9min,CO2濃度變化為0.5mol/L0.25mol/L=0.25mol/L,CO2反應速率為：0.25mol/L÷(9min3min)=0.256mol/(Lmin),v(H2)=3×v(CO2)=0.125mol/(Lmin)，

故答案為0.125 mol/(Lmin)；

(2)A.反應中CO2與CH3OH的物質的量濃度之比為1:1(即圖中交叉點)，濃度相等而不是不變，故A錯誤；

B. 反應前后，氣體質量不變，容器體積不變，則氣體密度始終不變，不能判斷是否平衡，故B錯誤；

C. 單位時間內每消耗3molH2,同時生成1molH2O，從反應開始到平衡始終相等，不一定平衡，故C錯誤；

D. CO2的體積分數在混合氣體中保持不變，說明正逆反應速率相等，達平衡狀態，故D正確；

故答案為D；

(3)由圖象可知平衡時CO2的為0.25mol/L,可知消耗0.75mol/L,則轉化率為0.75×100%=75%，

故答案為75%；

(4) CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始(mol/L):1 3 0 0

轉化(mol/L):0.75 2.25 0.75 0.75

平衡(mol/L):0.25 0.75 0.75 0.75

則平衡時混合氣體中CH3OH(g)的體積分數為0.75÷(0.25+0.75+0.75+0.75)×100%=30%，

故答案為30%；

(5)第9分鐘時達到平衡,υ逆(CH3OH)=υ正(CH3OH),隨著反應的進行,正反應速率逐漸減小,則第9分鐘時υ逆(CH3OH)小于第3分鐘時υ正(CH3OH).，

故答案為小于。