Question

為減小CO₂對環(huán)境的影響，在限制排放量的   同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對CO₂創(chuàng)新利用的研究．利用CO₂在適當(dāng)條件下合成甲醇和水．在2L的密閉容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖所示．
（1）從反應(yīng)開始到平衡，v（H₂）=

 

；
（2）下列能說明該可逆反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
A．CO₂和CH₃OH的濃度相等     
B．混合氣體的密度不再發(fā)生變化
C.3V正（H₂）=V逆（CH₃OH）   
D．混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不再發(fā)生變化
（3）能使平衡體系中n（CH₃OH）增大的措施有

 

．
（4）若在相同的條件下，同一容器中充入2molCH₃OH和2mol H₂O（g），達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)n（CO₂）=

 

；CH₃OH的轉(zhuǎn)化率=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,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）反應(yīng)速率=

△c

△t

計(jì)算得到甲醇反應(yīng)速率，速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比得到氫氣反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變及其衍生的各種關(guān)系分析判斷；
（3）能使平衡體系中n（CH₃OH）增大的措施是改變條件平衡正向進(jìn)行，改變體積使平衡向正反應(yīng)移動，可以增大CH₃OH的物質(zhì)的量，據(jù)此結(jié)合方程式特征解答；
（4）若在相同的條件下，同一容器中充入2molCH₃OH和2mol H₂O（g），達(dá)到與充入2mol CO₂和6mol H₂達(dá)到相同的化學(xué)平衡狀態(tài)分析計(jì)算；

解答： 解：（1）從反應(yīng)開始到平衡，V（CH₃OH）=

0.8mol/L

10min

=0.08mol/L?min，v（H₂）=3V（CH₃OH）=0.08mol/L?min×3=0.24mol/L?min；
故答案為：0.24mol/（L．min）；       
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)
A．CO₂和CH₃OH的濃度相等和起始量 和變化量有關(guān)，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；     
B．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，體積不變，反應(yīng)過程中混合氣體的密度始終不再發(fā)生變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，為在反應(yīng)速率，當(dāng)V正（H₂）=3V逆（CH₃OH）時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，物質(zhì)的量減小，混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不再發(fā)生變化，說明氣體物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確
故答案為：D；
（3）反應(yīng)正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)，故降低溫度或加壓或增大H₂的量等，可以使平衡向正反應(yīng)移動，增大CH₃OH的物質(zhì)的量；
故答案為：增加反應(yīng)物用量或降溫；   
（4）若在相同的條件下，同一容器中充入2molCH₃OH和2mol H₂O（g），達(dá)到與充入2mol CO₂和6mol H₂達(dá)到相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，n（CO₂）=0.2mol/L×2L=0.4mol，CH₃OH的轉(zhuǎn)化率=

2mol-0.8mol/L×2L

2mol

×100%=20%
故答案為：0.4mol；20%

點(diǎn)評：本題涉及反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素與計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷，反應(yīng)速率概念的計(jì)算分析等，是對知識的綜合運(yùn)用，難度中等