Question

9．CO₂可轉化成有機物實現(xiàn)碳循環(huán)．
（1）在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0mol•L^-1，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖1所示．

①從0min到10min，v（H₂）=0.225mol•（L•min）^-1．
②能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是BD（選填編號）．
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．容器內(nèi)氣體的壓強不隨時間的變化而變化
C．單位時間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O
D．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變
③下列措施中能使n （CH₃OH）/n （CO₂）增大的是AD（選填編號）．
A．將H₂O（g）從體系中分離B．恒溫恒容充入He
C．恒溫恒壓充入HeD．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂
（2）據(jù)報道，一定條件下由二氧化碳和氫氣合成二甲醚已成為現(xiàn)實．
2CO₂（g）+6H₂（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）在一定壓強下，測得反應的實驗數(shù)據(jù)如表．

	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題：
①反應的溫度升高，K值減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
②提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，K值不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）800℃時，C（s）+CO₂（g）?2CO（g）的平衡常數(shù)K=1.64，相同條件下測得c（CO）=0.20mol•L^-1、c（CO₂）=0.05mol•L^-1，此時反應向正（填“正”或“逆”）方向進行．
（4）在密閉容器中通入1mol H₂和1mol CO₂發(fā)生H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H＞0反應，當反應達到平衡后，在其他條件不變時，若升高溫度，請在圖中畫出正（v_正）、逆（v_逆）反應速率隨時間t變化的示意圖2．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v（H₂）；
②可逆反應到達平衡時，同種物質的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不變化說明到達平衡；
③A．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動；
B．恒溫恒容充入He，平衡不移動；
C．恒溫恒壓充入He，容器體積增大，反應混合物濃度減小，分壓減小，平衡逆向移動；
D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強，平衡逆向移動；
（2）①$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$一定時，升高溫度，二氧化碳轉化率減小，說明升高溫度平衡正向移動；
②平衡常數(shù)只受溫度影響；
（3）計算此時濃度商Qc，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應向正反應進行，若Qc＞K，反應向逆反應進行；
（4）當反應達到平衡后，在其他條件不變時，若升高溫度，改變條件瞬間正逆反應速率都增大，正反應為吸熱反應，平衡時正向移動，瞬間正反應速率增大更多，然后正反應速率減小，逆反應速率增大，到達新平衡時正逆速率又相等．

解答 解：（1）①10min內(nèi)生成甲醇為0.75mol，則v（CH₃OH）=$\frac{\frac{0.75mol}{1L}}{10min}$=0.075mol/（L．min），速率之比等于化學計量數(shù)之比，則v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.225mol/（L．min），
故答案為：0.225；
②A．圖中交叉點后甲醇物質的量繼續(xù)增大到不變，二氧化碳物質的量繼續(xù)減小到不變，說明交叉點未到達平衡，反應向正反應進行，故A錯誤；
B．隨反應進行混合氣體總物質的量減小，恒溫恒容下容器內(nèi)壓強減小，容器內(nèi)氣體的壓強不隨時間的變化而變化說明到達平衡，故B正確；
C．單位時間內(nèi)每消耗3mol H₂，同時生成1mol H₂O，均表示正反應速率，反應始終按該比例關系進行，故C錯誤；
D．CO₂的體積分數(shù)在混合氣體中保持不變，說明到達平衡，故D正確，
故選：BD；
③A．將H₂O（g）從體系中分離，平衡正向移動，n （CH₃OH）/n （CO₂）增大，故A正確；
B．恒溫恒容充入He，平衡不移動，n （CH₃OH）/n （CO₂）不變，故B錯誤；
C．恒溫恒壓充入He，容器體積增大，反應混合物濃度減小，分壓減小，平衡逆向移動，n （CH₃OH）/n （CO₂）減小，故C錯誤；
D．恒溫恒容再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強，平衡正向移動，n （CH₃OH）/n （CO₂）增大，故D正確；
故選：AD；
（2）①$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$一定時，升高溫度，二氧化碳轉化率減小，說明升高溫度平衡逆向移動，故平衡常數(shù)K減小，故答案為：減��；
②平衡常數(shù)只受溫度影響，與投料比無關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故答案為：不變；
（3）此時濃度商Qc=$\frac{0．{2}^{2}}{0.05}$=0.8＜K=1.64，反應向正反應進行，故答案為：正；
（4）當反應達到平衡后，在其他條件不變時，若升高溫度，改變條件瞬間正逆反應速率都增大，正反應為吸熱反應，平衡時正向移動，瞬間正反應速率增大更多，然后正反應速率減小，逆反應速率增大，到達新平衡時正逆速率又相等，正（v_正）、逆（v_逆）反應速率隨時間t變化圖為：，
故答案為：．

點評 本題考查化學平衡計算與影響因素、反應速率計算、平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)判斷與建立等，是對學生綜合能力的考查，難度中等．