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

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。