Question

過(guò)度排放CO₂會(huì)造成“溫室效應(yīng)”，科學(xué)家正在研究如何將CO₂轉(zhuǎn)化為可利用的
資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，
在1 L固定體積的密閉容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂(g)+3H₂(g)
CH₃OH(g)+H₂O(g)   ΔH>0，經(jīng)測(cè)得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

(1)從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，CO₂的平均反應(yīng)速率v(CO₂)=                    ；
(2)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=                      ；
(3)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是      （多選扣分）；
a．容器中壓強(qiáng)不變                  b．v正(H₂)＝v逆(H₂O)
c．混合氣體中c(H₂O)不變        d．c(CO₂)＝c(CH₃OH)
(4)下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是       （填字母）。
a．升高溫度                   b．將CH₃OH(g)及時(shí)液化抽出
c．選擇高效催化劑             d．再充入H₂O(g)

Answer 1

（1）0.075mol/(L·min)            （2） K= [CH₃OH][H₂O]/[CO₂][H₂]³ 
（3）ac（漏選得1分，錯(cuò)選、多選不得分）   （4）ab（漏選得1分，錯(cuò)選、多選不得分）

試題分析：（1）根據(jù)圖像可知，平衡時(shí)CO₂的濃度是0.25mol/L，則消耗CO₂的濃度是1.00mol/L－0.25mol/L＝0.75mol/L，所以到平衡時(shí)CO₂的反應(yīng)速率是0.75mol/L÷10min＝0.075mol/(L·min)。
（2）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K＝[CH₃OH][H₂O]/[CO₂][H₂]³。
（3）在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱(chēng)為化學(xué)平衡狀態(tài)，所以選項(xiàng)c正確。該反應(yīng)是體積減小的，所以壓強(qiáng)也是減小的，因此當(dāng)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí)，可以說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a正確；b中反應(yīng)速率的方向相反，但不滿(mǎn)足速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，不正確。平衡時(shí)濃度不再發(fā)生變化，但物質(zhì)之間的濃度不一定相等或滿(mǎn)足某種關(guān)系，因此選項(xiàng)d不正確，所以答案選ac。
（4）正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，a正確；將CH₃OH(g)及時(shí)液化抽出，相當(dāng)于降低生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，b正確；催化劑不能改變平衡狀態(tài)，c不正確；再充入H₂O(g)，增大生成物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，d不正確，答案選ab。
點(diǎn)評(píng)：本題是一道化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)平衡移動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算的一道綜合題，注重了對(duì)高考�？疾橹�識(shí)的點(diǎn)的訓(xùn)練，屬于中等難度的試題，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。