Question

（9分）在一恒温、恒容密闭容器中充入1mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应：

CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH (g)+H₂O(g)  △H=－49.0 kJ/mol

某种反应物和生成物的浓度随时间变化如右图所示。回答下列问题：

（1）Y的化学式是                。

（2）反应进行到3min时，v_正          v_逆(填“>”或“<”、“=”)。反应前3min，H₂的平均反应速率v（H₂）=                    mol·L^-1·min^-1。

（3）不能判断该反应达到化学平衡状态的依据是             。

A．容器内各气体的体积比保持不变           B．混合气体密度不变

C．3v逆（CH₃OH） =v正（H₂）              D．H₂转化率为75%

（4）上述反应达到平衡后，往容器中同时加入1molCO₂和1mol H₂O(g)，此时平衡将           （填“向左”、“向右”或“不”）移动。

（5）上述温度下，反应CH₃OH (g) + H₂O(g) CO₂(g) + 3H₂(g)的平衡常数K=           （计算结果保留2位小数）。

Answer

（1）CO2 （2）> 0.5 （3）B （4）向右 （5）0.19

【解析】

试题分析：（1）由图可知反应进行到3min时，消耗的Y和生成的X均为0.5mol，说明二者的计量数相同，已知CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），则反应物Y为CO2；

（2）反应进行到3min时，反应未到达平衡状态，反应仍正向进行，所以v正＞v逆；反应前3min，消耗的二氧化碳为1.00-0.50=0.50mol/L，则消耗的氢气为

0.50mol/L×3=1.50mol/L，则v（H2）=1.50mol/L÷3min=0.5mol•L-1•min-1；

（3）在一定条件下，当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变；容器内各气体的体积比保持不变，说明各物质的量保持不变，所以证明已经达到平衡状态， A正确；混合气体的体积不变，质量守恒，所以混合气体的密度始终不变，所以不能证明已经达到平衡状态，B错误；达到平衡状态时，不同物质的反应速率之比等于计量数之比，即是平衡状态，所以3v逆（CH3OH）=v正（H2） 时，说明已经达到平衡状态， C正确；由图可知，达到平衡状态时二氧化碳转化了0.75mol/L，则H2转化了0.75mol/L×3=2.25mol/L，所以氢气的转化率为(2.25/3)×100%=75%， D正确；

（4）由图可知，达到平衡状态时二氧化碳转化了0.75mol/L，则H2转化了0.75mol/L×3=2.25mol/L，生成的c（CH3OH）=c（H2O）=0.75mol/L；

则平衡时c（CO2）=0.25mol/L，c（H2）=0.75mol/L，c（CH3OH）=0.75mol/L，c（H2O）=0.75mol/L，

则K= ，往容器中同时加入1molCO2和1mol H2O（g），则Qc= ，则反应未到达平衡状态，所以反应向右进行；

（5）反应CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）是反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）的逆反应，二者的平衡常数互为倒数的关系，则K′=1/K=1/5.33=0.19。

考点：考查反应速率计算、化学平衡的计算与影响因素、平衡常数的计算、反应方向的判断等。