问题 填空题

降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,目前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,先进行如下实验,在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g);△H=-49.0kJ/mol.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=______mol/(L•min);

②氢气的转化率=______;

③该反应的平衡常数为______(保留小数点后2位);

④下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是______.

A.升高温度

B.充入He(g),使体系压强增大

C.将H2O(g)从体系中分离出去

D.再充入1molCO2和3molH2

答案

(1)①利用三段式解题法计算

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),

开始(mol/L):1 30 0

变化(mol/L):0.75 2.250.75 0.75

平衡(mol/L):0.25 0.75 0.750.75

从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=

2.25mol/L
10min
=0.225mol•L-1•min-1

故答案为:0.225;

②氢气的转化率=

2.25
3
×100%=75%,

故答案为:75%;

②平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,则k=

c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)
=
0.75×0.75
0.25×0.753
=5.33,

故答案为:5.33;

③要使n(CH3OH)/n(CO2)增大,应使平衡向正反应方向移动,

A.因正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则n(CH3OH)/n(CO2)减小,故A错误;

B.充入He(g),使体系压强增大,但对反应物质来说,浓度没有变化,平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变,故D错误.故B错误;

C.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方法移动,n(CH3OH)/n(CO2)增大,故C正确;

D.再充入1molCO2和3molH2,等效于在原来基础上缩小体积一半,压强增大,平衡向正反应方向移动,则n(CH3OH)/n(CO2)增大,故D正确.

故答案为:CD.

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