Question

2．为了有效的控制CO₂的排放，工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，在500℃下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化剂\;\;\;\;\;}}{加热，加压}$CH₃OH（g）；△H＜0．进行试验时所得实验图象如下则下列描述错误的是（　　）

• A． 平衡时该反应的平衡常数=$\frac{16}{3}（mol/L）^{-2}$
• B． 平衡时CO₂的转化率为50%
• C． t₂时刻改变的条件是高温度
• D． 在0-3min时H₂的反应速率为0.5mol•（L•min）^-1

Answer 1

分析 A、开始时c（CO₂）=1mol/L、c（H₂）=3mol/L，平衡时c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，则c（H₂）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，
                 CO₂（g）+3H₂（g）$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化剂\;\;\;\;\;}}{加热，加压}$CH₃OH（g）+H₂O（g）；
起始量（mol/L）    1        3                     0        0
变化量（mol/L）    0.75     2.25                  0.75     0.75
平衡量（mol/L）   0.25      0.75                  0.75     0.75
用化学平衡浓度计算平衡常数，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
B、先根据浓度变化计算平衡时各物质的浓度，转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%；
C、反应是放热反应，升高温度反应速率都增大，平衡向吸热反应方向移动；
D、由图可知，3min时甲醇的浓度变化为0.5mol/L，由方程式可知氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量3倍为1.5mol/L，结合反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算．

解答 解：A、开始时c（CO₂）=1mol/L、c（H₂）=3mol/L，平衡时c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，则c（H₂）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，
                 CO₂（g）+3H₂（g）$\frac{\underline{\;\;\;\;\;催化剂\;\;\;\;\;}}{加热，加压}$CH₃OH（g）+H₂O（g）；
起始量（mol/L）    1        3                     0        0
变化量（mol/L）    0.75     2.25                  0.75     0.75
平衡量（mol/L）   0.25      0.75                  0.75     0.75
K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=$\frac{16}{3}$（mol/L）^-2，故A正确；
B、平衡时CO₂的转化率=$\frac{0.75mol/L}{1mol/L}$×100%=75%，故B错误；
C、根据图象知，改变条件正逆反应速率度增大，且逆反应速率增大的多，平衡逆向进行，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应，说明升高温度符合，故C正确；
D、由图可知，3min时甲醇的浓度变化为0.5mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，由方程式可知氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量3倍=3×0.5mol/L=1.5mol/L，故v（H₂）=$\frac{1.5mol/L}{3min}$0.5mol/（L•mon），故D正确；
故选B．

点评 本题考查了化学平衡的有关计算等知识点，根据温度对可逆反应平衡移动方向影响来确定反应热，题目难度中等．