Question

10．一定温度下向体积为2L的恒容密闭容器中充入6molCO₂和8mo1H₂，发生反应：CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49KJ•mol^-1．测得n（H₂）物质的量随时间变化如曲线I 所示，下列说法正确的是（　　）

• A． 该反应在O～8min内的v（CO₂）=0.125mol•L^-1•min^-1
• B． 若起始时向容器中充入3mo1CO₂和4molH₂，则平衡时CH₃OH的体积分数大于20%
• C． 若起始时向容器中充入4mo1CO₂和2molH₂、2molCH₃OH、1molH₂O（g），则此时反应v（正）＞v（逆）
• D． 曲线II、曲线III改变条件分别是升高温度、减小压强

Answer 1

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H₂），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（CO₂）；
B．由图可知，I平衡时氢气为2mol，利用三段式计算平衡时各组分物质的量，进而计算甲醇体积分数．若起始时向上述容器中充入3 mol CO₂和4 mol H₂，等效为原平衡压强减小一倍，平衡向逆反应方向移动，甲醇的体积分数减小；
C．根据B中计算可知平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水的浓度，代入平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数，再计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行方向；
D．与Ⅰ相比，Ⅱ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度大，说明改变条件反应速率加快、反应向逆反应方向移动；与I相比，Ⅲ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度小，说明改变条件反应速率加快、反应向正反应方向移动．

解答 解：A．由图可知，0～8 min内H₂的物质的量变化量为8mol-2mol=6mol，故v（H₂）=$\frac{\frac{6Mmol}{2L}}{8min}$=0.375 mol•L^-1•min^-1，速率之比等于其化学计量数之比，故v（CO₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=0.125 mol•L^-1•min^-1，故A正确；
B．由图可知，I平衡时氢气为2mol，则：
           CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol）：6        8        0          0
转化（mol）：2        6        2          2
平衡（mol）：4        2        2          2
故I中平衡时甲醇体积分数为$\frac{2mol}{4mol+2mol+2mol+2mol}$=20%，若起始时向上述容器中充入3 mol CO₂和4 mol H₂，等效为原平衡压强减小一倍，平衡向逆反应方向移动，甲醇的体积分数减小，即平衡时H₂的体积分数小于20%，故B错误；
C．平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{1×1}{2×{1}^{3}}$=0.5，此时的浓度商Qc=$\frac{\frac{2}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{4}{2}×（\frac{2}{2}）^{3}}$=0.25＜K=0.5，故平衡向正反应方向移动，v（正）＞v（逆），故C正确；
D．与Ⅰ相比，Ⅱ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度大，说明改变条件反应速率加快、反应向逆反应方向移动，若升高温度，反应速率加快，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，符合题意；与I相比，Ⅲ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度小，说明改变条件反应速率加快、反应向正反应方向移动，若减小压强，平衡逆向进行氢气的物质的量应增大，不符合题意，故D错误；
故选AC．

点评 本题考查物质的量随时间变化曲线、反应速率影响因素及计算、化学平衡影响因素与计算、平衡常数应用等，侧重考查学生分析计算能力，C中注意利用平衡常数判断反应进行方向，难度中等．