Question

【题目】工业上可用CO2与H2反应生成甲醇，在T ℃下，将1 mol CO2和2 mol H2充入5 L恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得H2的物质的量随时间的变化情况如下图中曲线Ⅰ所示。

(1)按曲线Ⅰ计算反应从0到4 min时，v(H2)＝____________________。

(2)在T ℃时，若仅改变某一外界条件时，测得H2的物质的量随时间的变化情况如图中曲线Ⅱ所示，则改变的外界条件为_______________________________________；

反应按曲线Ⅱ进行，计算达到平衡时容器中c(CO2)＝______________。

(3)判断该反应达到平衡的依据为________(填字母)。

A．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变

B．3v(H2)正＝v(CH3OH)逆

C．混合气体的压强不随时间改变

D．单位时间内生成CH3OH和H2O的物质的量相同

Answer 1

【答案】 0.05 mol·L－1·min－1 增大二氧化碳的浓度(或增加CO2的量) 2．4 mol·L－1 AC

【解析】（1）按曲线Ⅰ计算反应从0到4 min时，v(H2)＝==0.05 mol·L－1·min－1；（2）根据到达平衡的时间减少，氢气也减少，平衡正向移动，说明是增大二氧化碳的浓度；反应按曲线Ⅱ进行，达到平衡时容器中n(H2)＝0.5mol，

根据反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)在条件Ⅰ时：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

开始时的浓度/mol/L 0.2 0.4 0 0

改变的浓度/mol/L 0.2

平衡时的浓度/mol/L 0.2

则K==，而在条件Ⅱ只增大二氧化碳的浓度，则设平衡时c(CO2)＝x,有：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

开始时的浓度/mol/L ？ 0.4 0 0

改变的浓度/mol/L 0.3

平衡时的浓度/mol/L 0.1

温度不变，则K不变，有K==，解得x= 2．4，则 c(CO2)＝2．4mol·L－1；

(3) A．该反应为气体体积减小的反应，气体总质量不变，但气体的总物质的量会由平衡移动而变，故混合气体的平均相对分子质量不随时间改变时说明已达平衡状态，选项A正确；B v(H2)正＝3v(CH3OH)逆是说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，选项B错误；C、该反应为气体体积减小的反应，气体的总物质的量会由平衡移动而变，故混合气体的压强不随时间改变时说明已达平衡状态，选项C正确；D、同一个方向的速率，没有反映出正、逆两个方向，选项D错误。答案选AC。