Question

15．工業(yè)上有一種用CO₂生產甲醇的方法：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49kJ，現(xiàn)將6molCO₂和8molH₂充入20L的密閉容器中，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖所示，a、b、c、d括號內數(shù)據(jù)表示坐標．下列說法正確的是（　　）

• A． 升高溫度，平衡常數(shù)將變大
• B． 0～1min，v（CO₂）=0.1mol/（L•min）
• C． 達到平衡時，氫氣的轉化率為75%
• D． 到達平衡時，甲醇的體積分數(shù)為20%

Answer 1

分析 A．該反應為放熱反應，升高溫度后平衡向著逆向移動，則平衡常數(shù)減��；
B.0～1min，氫氣的物質的量從8mol變?yōu)?mol，根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算出氫氣的反應速率，然后根據(jù)反應速率與計量數(shù)成正比計算出二氧化碳的平均反應速率；
C．轉化率=$\frac{反應消耗的物質的量}{反應前總的物質的量}$×100%，據(jù)此計算出氫氣的轉化率；
D．平衡時消耗了6mol氫氣，據(jù)此可計算出平衡時甲醇的物質的量，然后利用差量法計算出平衡時氣體減小的總物質的量，最后計算出甲醇的體積分數(shù)．

解答 解：A．該反應為放熱反應，升高溫度后平衡向著逆向移動，則反應物濃度增大，生成物濃度減小，所以平衡常數(shù)會減小，故A錯誤；
B.0～1min，氫氣的物質的量從8mol變?yōu)?mol，氫氣消耗了2mol，則v（H₂）=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{2mol}{20L}}{1min}$=0.1mol/（L•min），則v（CO₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=$\frac{0.1}{3}$mol/（L•min），故B錯誤；
C．平衡時氫氣的物質的量為2mol，則平衡時消耗氫氣的物質的量為：8mol-2mol=6mol，則氫氣的轉化率為：$\frac{6mol}{8mol}$×100%=75%，故C正確；
D．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△n（減小）
            3         1                  2
            6mol      n△n
則平衡時混合氣體減小的物質的量為：△n=$\frac{6mol×2}{3}$=4mol，則平衡時氣體的總物質的量為：6mol+8mol-4mol=10mol，
平衡時生成甲醇的物質的量為n=$\frac{6mol×1}{3}$=2mol，所以甲醇的體積分數(shù)為：$\frac{2mol}{10mol}$×100%=20%，故D正確；
故選CD．

點評 本題考查了物質的量隨時間變化的曲線，題目難度中等，明確化學平衡特征及影響因素為解答關鍵，注意掌握化學反應速率、轉化率的概念及表達式，D為難點，注意差量法的應用，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．