Question

隨著人類對溫室效應和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發利用CO₂，引起了各國的普遍關注
（1）目前工業上有一種方法是用CO₂來生產燃料甲醇．為探究反應原理，現進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發生反應：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
①反應開始到平衡，H₂的平均反應速率v（H₂）=

0.225

mol/（L?min）．H₂的轉化率為

75%

．
②下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是

CDF

．
A、升高溫度                       B、充入He（g），使體系壓強增大
C、將H₂O（g）從體系中分離           D、再充入1mol CO₂和3mol H₂
E、使用催化劑                      F、縮小容器體積
（2）①反應進行到3分鐘時，同種物質的v_正 與v_逆的關系：v_正

＞

v_逆 （填＞，=，＜）
②上述反應平衡常數的表達式為

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，

，經計算該溫度下此反應平衡常數的數值為

16

3

．

Answer 1

分析：（1）①由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式可知氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量3倍為2.25mol/L，根據v=

△c

△t

計算v（H₂），根據n=cV計算參加反應的氫氣的物質的量，再利用轉化率定義計算；
②使n（CH₃OH）/n（CO₂）應采取措施，使平衡向正反應移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量；
（2）①由圖可知反應進行3min時，反應未到達平衡，此后二氧化碳的濃度降低、甲醇的濃度增大，反應向正反應進行；
②化學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此生成；
利用三段式計算平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數表達式計算．

解答：解：（1）①由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon），
參加反應的氫氣的物質的量為0.75mol/L×1L=0.75mol，故氫氣的轉化率為

0.75mol

1mol

×100%=75%，
故答案為：0.225，75%；
②使n（CH₃OH）/n（CO₂）應采取措施，使平衡向正反應移動，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A、該反應正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤，
B、充入He（g），使體系壓強增大，容器的容積不變，反應混合物的濃度不變，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯誤，
C、將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確，
D、再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
E、使用催化劑，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故E錯誤，
F、縮小容器體積，增大壓強，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故F正確，
故答案為：CDF；
（2）①由圖可知反應進行3min時，反應未到達平衡，此后二氧化碳的濃度降低、甲醇的濃度增大，反應向正反應進行，故v_正＞v_逆，
故答案為：＞；
②反應CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常數k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，
由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，則：
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：1        3          0        0
變化（mol/L）：0.75     2.25      0.75     0.75
平衡（mol/L）：0.25     0.75      0.75     0.75
 故該溫度下平衡常數k=

0.75×0.75

0.25×0.753

=

16

3

故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，

16

3

．

點評：考查反應速率計算、化學平衡的計算與影響因素、平衡常數等，難度中等，注意基礎知識的掌握．