Question

【题目】工业上用CO2来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下发生发应，CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）实验测得CO2和CH3OH（g）的物质的量（n）随时间变化如图1所示：

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）= ______ 。图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应为 _____ 反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是____(填序号字母)。

A.容器内压强保持不变 B.v正(CO2)=3v逆(H2)

C.容器内CO2的体积分数不变 D.混合气体的密度保持不变

（3）500℃该反应的平衡常数为 ______ （保留两位小数），若提高温度到 800℃进行，达平衡时，K值 ______ （填“增大”“减小”或“不变”）.

（4）下列措施中不能使CO2的转化率增大的是 ______ 。

A．在原容器中再充入1mol H2 B．在原容器中再充入1molCO2

C．缩小容器的容积 D．使用更有效的催化剂 E．将水蒸气从体系中分离

（5）500℃，测得某时刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的浓度均为0.5mol/L，则此时v（正） ______ v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。

（6）下列措施能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是 ______ 。

A．升高温度 B．在原容器中充入1molHe

C．将水蒸气从体系中分离出 D．缩小容器容积，增大压强

Answer 1

【答案】 0.225mol/（Lmin） 放热 A C 5.33 减小 BD ＞ CD

【解析】试题分析：本题考查图像的分析，化学反应速率的计算，化学平衡的标志，化学平衡常数的计算和应用，外界条件对化学平衡的影响。

（1）由图1可知从开始到平衡CO2物质的量浓度由1.00mol/L减小到0.25mol/L，υ（CO2）=（1.00mol/L-0.25mol/L）10min=0.075mol/(L·min)，则υ（H2）=3υ（CO2）=30.075mol/(L·min)=0.225mol/(L·min)。由图2知，改变温度，正、逆反应速率都加快说明为升高温度，逆反应速率大于正反应速率，即升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应。

（2）A项，该反应的正反应为气体分子数减小的反应，建立平衡过程中气体物质的量减小，容器内压强减小，平衡时气体物质的量不变，容器内压强不变，容器内压强保持不变能说明反应达到平衡状态；B项，υ正(CO2)=3υ逆(H2)，表明正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态；C项，容器内CO2的体积分数不变表明反应达到平衡状态；D项，气体的总质量始终不变，容器的体积不变，混合气体的密度始终不变，混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态；能说明反应达到平衡状态的是A、C，答案选AC。

（3）结合图1，用三段式

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

c（起始）（mol/L）1.00 3 0 0

c（转化）（mol/L）0.75 2.25 0.75 0.75

c（平衡）（mol/L）0.25 0.75 0.75 0.75

500℃该反应的平衡常数为=5.33。该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数K值减小。

（4）A项，在原容器中再充入1mol H2，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大；B项，在原容器中再充入1molCO2，平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理（改变影响平衡的一个条件，平衡向着减弱这种改变的方向移动，但不能消除这种改变），CO2的转化率减小；C项，缩小容器的容积，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大；D项，使用更有效的催化剂，平衡不移动，CO2的转化率不变；E项，将水蒸气从体系中分离，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大；不能使CO2转化率增大的是B、D，答案选BD。

（5）此时刻的浓度商为=45.33，反应正向进行，υ（正）υ（逆）。

（6）A项，升高温度，平衡向逆反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）减小；B项，在原容器中充入1molHe，由于各物质的浓度没有改变，平衡不发生移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变；C项，将水蒸气从体系中分离出，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大；D项，缩小容器容积，增大压强，平衡向正反应方向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大；能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是C、D，答案选CD。