Question

（14分）某温度时，将0.200mol的A气体充入2L抽空的密闭容器中，隔一定的时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（S）浓度	0	20	40	60	80	100
c（A）mol?L-1	0.100	0.070	0.050	c3	a	b
c（B）mol?L-1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120	0.120

试填空：
（1）该反应的化学方程式为

A（g）=2B（g）

，表中c₂

＞

c₃、a

=

b（填＞、＜、=），若在相同情况下最初向该容器充入的是B气体，要达到上述同样的平衡状态，B的起始浓度是

0.2

mol?L^-1．
（2）在体积为l L的密闭容器中，充入lmol CO₂和3mol H₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．

（I）从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v（CH₃OH）=

0.075mol?L^-1?min^-1

；
该反应的平衡常数k=

16

3

．
（II）乙醇是重要的化工产品和液体燃料，同样可以利用CO₂反应制取乙醇：
2CO₂（g）+6H₂（g）  CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）   25℃时，K=2.95×10¹¹
在一定压强下，测得反应的实验数据如下表．分析表中数据回答下列问题：

	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

①温度升高，K值

减小

（填“增大”、“减小”、或“不变”）．
②提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）]，K值

不变

（填“增大”、“减小”、或“不变”）．

Answer 1

分析：（1）反应物浓度降低，生成物浓度增大，由表中数据可知A为反应物，B为生成物，根据20s时A与B的浓度，利用浓度变化量之比等于化学计量数之比确定化学计量数，写出化学方程式；
根据方程式，结合40s时A的浓度，计算的c₂值，结合60s时B的浓度计算出60s时A的浓度c₃，确定c₂ 与c₃的大小关系；
由表中数据可知从60S起，B的浓度不再变化，说明60s起反应达平衡，由此确定a、b的大小关系；
要达到上述同样的平衡状态，说明为等效平衡，恒温恒容下，把B按化学计量数转化到A，应满足与原平衡A的浓度相等；
（2）（I）根据v=

△c

△t

计算v（CH₃OH）；
反应方程式为CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值，k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?[c(H2)]3

，计算出平衡时各组分的平衡浓度，代入计算；
（II）①采取控制变量法分析，由表可知当为n（H₂）/n（CO₂）为定值时，温度越高二氧化碳的转化率越低，平衡向逆反应进行，根据平衡移动判断温度为K值影响；
②平衡常数k只受温度影响，温度不变平衡常数k值不变．

解答：解：（1）由表中数据可知A为反应物，B为生成物，20s时A的浓度变化量为△c（A）=0.100mol/L-0.070mol/L=0.030mol/L；B的浓度为0.06mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，所以方程式为A（g）=2B（g）；
由表中数据可知40s时A的浓度变化量为△c（A）=0.100mol/L-0.050mol/L=0.050mol/L，所以此时B的浓度为C₂=2×0.05mol/L=0.1mol/L，60s时B的浓度为0.12mol/L，所以此时△c（A）=

1

2

×0.12mol/L=0.06mol/L，所以C₃=0.1mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L，所以C₂＞C₃；
由表中数据可知从60S起，B的浓度不再变化，说明60s起反应达平衡，平衡后各组分的浓度不再发生变化，所以a=b；
恒温恒容下，把B按化学计量数转化到A，应满足与原平衡A的浓度相等，所以B的起始浓度为2×0.1mol/L=0.2mol/L．
故答案为：A（g）=2B（g）；C₂＞C₃；a=b；0.2；
（2）（I）由图可知10min时，反应达平衡状态，此时甲醇浓度为0.75mol/L，
所以甲醇的平均反应速率v（CH₃OH）=

0.75mol/L

10min

=0.075 mol?L^-1?min^-1，
                  CO₂（g）+3H₂（g）

一定条件

 CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：1        3                 0        0
变化（mol/L）：0.75     2.25              0.75     0.75
平衡（mol/L）：0.25     0.75              0.75     0.75
所以k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?[c(H2)]3

=

0.75×0.75

0.25×(0.75)3

=

16

3

，
故答案为：0.075 mol?L^-1?min^-1；

16

3

；
（II）①由表可知当为n（H₂）/n（CO₂）为定值时，温度越高二氧化碳的转化率越低，平衡向逆反应进行，K值减小，故答案为：减小；
②平衡常数k只受温度影响，温度不变平衡常数k值不变，故答案为：不变．

点评：本题以图表为载体考查平衡计算、平衡常数、外界条件对平衡移动影响等及读图提取信息的能力，难度中等，关键在于读懂图表，运用知识解决问题，有利于学生的分析等能力的培养．