Question

17．利用反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H，可減少CO₂排放，并合成清潔能源．
500℃時(shí)，在容積為2L的密閉容器中充入2molCO₂和6molH₂，測(cè)得t=5min時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)n（CO₂）=0.5mol．
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂）=0.45mol/（L•min）；該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)為5.33（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率為75%．
②若將上述平衡體系的溫度升高至800℃達(dá)到新平衡，平衡常數(shù)K為5.0，該反應(yīng)的△H＜（填“＞”、“＜”或“=”）0．
③已知上數(shù)條件下H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為a，如果將恒容條件改成恒壓條件，H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為b．則a＜（填“＞”、“＜”或“=”）b．

Answer 1

分析 結(jié)合化學(xué)反應(yīng)三行計(jì)算列式，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1       3         0         0
變化硫（mol/L） 0.75    2.25      0.75       0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.75      0.75       0.75
①反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$，平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
②和①計(jì)算得到平衡常數(shù)比較，隨溫度升高平衡常數(shù)減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，若隨溫度升高增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
③如果將恒容條件改成恒壓條件，反應(yīng)前后氣體體積減小，所以恒壓條件下為保持恒壓，壓強(qiáng)大于恒容，平衡正向進(jìn)行氫氣轉(zhuǎn)化率增大；

解答 解：結(jié)合化學(xué)反應(yīng)三行計(jì)算列式，
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）  1       3         0         0
變化硫（mol/L） 0.75    2.25      0.75       0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.75      0.75       0.75
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到平衡，H₂的反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.25mol/L}{5min}$=0.45mol/（L•min），
平衡常數(shù)K=$\frac{c（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OH）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33，
平衡時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{2.25mol/L}{3mol/L}$×100%=75%，
故答案為：=0.45mol/（L•min）；5.33；75%；
②若將上述平衡體系的溫度升高至800℃達(dá)到新平衡，平衡常數(shù)K為5.0，和①計(jì)算得到平衡常數(shù)，隨溫度升高K減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：＜；
③如果將恒容條件改成恒壓條件，反應(yīng)前后氣體體積減小，所以恒壓條件下為保持恒壓，壓強(qiáng)大于恒容，平衡正向進(jìn)行氫氣轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率計(jì)算應(yīng)用，主要是平衡常數(shù)和反應(yīng)速率影響因素的理解應(yīng)用，題目難度中等．