Question

在一恒溫、恒容密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
某種反應(yīng)物和生成物的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
回答下列問題：
（1）Y的化學(xué)式是

 

．
（2）反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，v_正

 

v_逆（填“＞”或“＜”、“=”）．反應(yīng)前3min，H₂的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

mol?L^-1?min^-1．
（3）不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

．
A．容器內(nèi)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(zhuǎn)化率為75%
（4）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，往容器中同時(shí)加入1molCO₂和1mol H₂O（g），此時(shí)平衡將

 

（填“向左”、“向右”或“不”）移動(dòng)．
（5）上述溫度下，反應(yīng)CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）的平衡常數(shù)K=

 

（計(jì)算結(jié)果保留2位小數(shù)）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）由圖可知反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，消耗的Y和生成的X均為0.5mol，說明二者的計(jì)量數(shù)相同，根據(jù)方程式判斷；
（2）反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，反應(yīng)未到達(dá)平衡狀態(tài)；根據(jù)二氧化碳的濃度變化求出氫氣的濃度變化，再求反應(yīng)速率；
（3）在一定條件下，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變；
（4）先計(jì)算出平衡常數(shù)K，再根據(jù)Qc與K的大小關(guān)系判斷；
（5）正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系．

解答： 解：（1）由圖可知反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，消耗的Y和生成的X均為0.5mol，說明二者的計(jì)量數(shù)相同，已知CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
則反應(yīng)物Y為CO₂，故答案為：CO₂；
（2）反應(yīng)進(jìn)行到3min時(shí)，反應(yīng)未到達(dá)平衡狀態(tài)，反應(yīng)仍正向進(jìn)行，所以v_正＞v_逆；反應(yīng)前3min，消耗的二氧化碳為1.00-0.50=0.50mol/L，則消耗的氫氣為
0.50mol/L×3=1.50mol/L，則v（H₂）=

1.50mol/L

3min

=0.5mol?L^-1?min^-1，
故答案為：＞；0.5；
（3）在一定條件下，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，
A．容器內(nèi)各氣體的體積比保持不變，說明各物質(zhì)的量保持不變，所以證明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．混合氣體的體積不變，質(zhì)量守恒，所以混合氣體的密度始終不變，所以不能證明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，即是平衡狀態(tài)，所以3v_逆（CH₃OH）=v_正（H₂） 時(shí)，說明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．由圖可知，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化了0.75mol/L，則H₂轉(zhuǎn)化了0.75mol/L×3=2.25mol/L，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率為

2.25

3

×100%=75%，故D正確；
故答案為：B；
（4）由圖可知，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)二氧化碳轉(zhuǎn)化了0.75mol/L，則H₂轉(zhuǎn)化了0.75mol/L×3=2.25mol/L，生成的c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L；
則平衡時(shí)c（CO₂）=0.25mol/L，c（H₂）=0.75mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂O）=0.75mol/L，
則K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33，往容器中同時(shí)加入1molCO₂和1mol H₂O（g），則Qc=

0.75×(1+0.75)

(0.25+1)×0.753

=2.49＜K=5.33，則反應(yīng)未到達(dá)平衡狀態(tài)，所以反應(yīng)向右進(jìn)行，
故答案為：向右；
（5）反應(yīng)CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）是反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的逆反應(yīng)，二者的平衡常數(shù)互為倒數(shù)的關(guān)系，則K′=

1

K

=

1

5.33

=0.19，故答案為：0.19．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡的計(jì)算與影響因素、平衡常數(shù)的計(jì)算、反應(yīng)方向的判斷等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生分析和解決問題的能力．