Question

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）+49.0kJ
測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示：
（1）從反應開始到第10min，氫氣的平均反應速率v（H₂）=______，在這段時間內，反應放出的熱量=______．
（2）在該條件下，反應的平衡常數K的值=______（保留2位小數），如果在某一時刻保持溫度不變，只改變濃度，使c（CO₂）=1.00mol/L，c（H₂）=0.40mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol/L，則平衡______（填寫序號）．
a．向正反應方向移動            b．向逆反應方向移動
c．不移動                      d．無法確定平衡移動方向
（3）下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是______（填寫序號）．
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 CH₃OH（g）
（4）在催化劑的作用下，CO₂與H₂能夠合成許多物質，如甲醇．烴類．二甲醚等，但反應體系中混入雜質，則反應很難進行，可能的原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖象可知v（CO₂），根據反應速率之比等于化學計量數之比計算氫氣的反應速率，根據反應消耗的二氧化碳計算反應熱；
（2）計算出平衡時各物質的濃度，根據平衡常數表達式計算；
（3）為使甲醇與二氧化碳的物質的量比值增大，應使平衡向正反應方向移動，或增加甲醇的物質的量；
（4）催化劑中毒可使反應難以進行．
解答：解：（1）由圖象可知v（CO₂）==0.075mol/（L?min），根據反應速率之比等于化學計量數之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），
在這段時間內，反應消耗的CO₂為1L×0.75mol/L=0.75mol，所以反應放出的熱量為0.75mol×49.0KJ/mol=36.75kJ，
故答案為：0.225 mol/L?min； 36.75kJ；
（2）CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始：1mol      3mol                      0         0
轉化：0.75mol   2.25mol                  0.75mol    0.75mol
平衡：0.25mol   0.75mol                  0.75mol    0.75mol
所以：達到平衡時，c（CO₂）=0.25mol/L，c（H₂）=0.75mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂O）=0.75mol/L，
在該條件下，反應的平衡常數K的值==5.3，只改變濃度，使c（CO₂）=1.00mol/L，c（H₂）=0.40mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.80mol/L，
則此時Qc==10＞K，則平衡向逆反應方向移動，故選b，故答案為：5.3；b；
（3）a、升高溫度，平衡向逆反應方向移動，甲醇與二氧化碳的物質的量比值減小，故a錯誤；
b、充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質沒有影響，平衡不移動，二者比值不變，故b錯誤；
c、將H₂O（g）從體系中分離，生成物的濃度減小，平衡向正反應方向移動，二者比值變大，故c正確；
d、再充入l mol CH₃OH（g），反應雖然向逆反應方向移動，但反應的比增加的少，二者比值增大，故d正確．
故答案為：cd；
（4）如雜質使催化劑中毒，則反應難以進行，故答案為：催化劑中毒．
點評：本題考查化學平衡的有關計算，本題難度不大，做題時注意平衡常數的計算和應用．