Question

【题目】如何降低大气中的含量及有效地开发利用引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。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，充入和，在下发生发应实验测得和的物质的量随时间变化如图1所示：

（1）下列事实能说明反应到达平衡状态的是______________

A.容器内的密度不再改变 B. CO2和H2 的物质的量比不再改变

C.v正（CO2）=3v逆（H2） D. 容器内的压强不再改变

（2）达平衡时，的体积分数为____________，平衡常数为______保留两位小数；该温度下，测得某时刻，、、和的浓度均，则此 时正______逆填“”“”或“”。

（3）由图2可知，当温度升高到达平衡时，K值__________填“增大”“减小”或“不变”。

（4）下列措施中不能使的转化率增大的是______。

A.在原容器中再充入1mol

B.在原容器中再充入

C.缩小容器的容积

使用更有效的催化剂

E.将水蒸气从体系中分离出

F.在原容器中充入1molHe

Answer 1

【答案】D 5.33 > 减小 BDF

【解析】

⑴中A选项，根据密度公式，气体质量没有变化，容器体积没有变化，即密度始终没有改变，因此不能作为判断平衡的标志，故A错误；

B选项，CO2和H2开始比是1:3，在整个反应过程中消耗也是按照1:3在消耗，因此在反应过程中剩余的CO2和H2的物质的量比始终未1:3，因此不能作为判断平衡的标志，故B错误；

C选项，v正(CO2)，反应正方向，v逆(H2)，反应逆方向，两个不同的方向，还要遵循速率比等于计量系数之比，应该3v正(CO2) = v逆(H2)，故C错误；

D选项，该反应为不等体积反应，因此正向反应时，容器内的压强在不断减小，当压强不再改变时就达到平衡，故D正确；

综上所述，答案D。

⑵根据反应及图像分析，利用“三步走”思想

CO2(g) ＋ 3H2(g) CH3OH (g) ＋ H2O(g)

开始 1 mol·L-1 3 mol·L-1 0 0

转化 0.75 mol·L-1 2.25 mol·L-1 0.75 mol·L-1 0.75 mol·L-1

平衡 0.25 mol·L-1 0.75 mol·L-1 0.75 mol·L-1 0.75 mol·L-1

故第一空答案为30%；

根据平衡常数公式代入

故第二空答案为5.33；

根据浓度商公式代入得出数据与化学平衡常数比较

浓度商小于平衡常数，即要变大，则生成物要增加，平衡正向移动即正反应速率大于逆反应速率，故第三空答案为“>”；

⑶根据图象知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，K值减小，故答案为减小；

⑷A选项，在原容器中再充入1mol氢气，平衡向正反应方向移动，二氧化碳消耗，二氧化碳的转化率增大，故A能增大转化率；

B选项，在原容器中再充入1 mol 二氧化碳，平衡正向移动，虽然二氧化碳又消耗了，根据转化率公式可知，分子分母都变大，由于平衡移动是微弱的，因此分子增加幅度小于分母增加的幅度，转化率减小，故B不能增大转化率；

C选项，缩小容器的容积，压强增大，平衡向体积减小的方向移动即正向移动，转化率变大，故C能增大转化率；

D选项，使用更有效的催化剂，反应速率加快，但平衡没有发生移动，转化率不变，故D不能增大转化率；

E选项，将水蒸气从体系中分离出即减小生成物浓度，平衡正向移动，转化率增大，故E能增大转化率；

F选项，在原容器中充入1molHe，体系压强增大，但反应浓度没有发生改变，平衡不移动，转化率不变；故F不能增大转化率；

综上所述，正确答案为BDF