Question

據(jù)報道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實．其反應(yīng)如下：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q，完成下列填空：
（1）在一定溫度下，向體積為2L的恒容密閉容器中充入4mol CO₂ （g）和6mol H₂ （g），2min后，測得混合氣體的壓強是反應(yīng)前的0.85倍，則CO₂的平均反應(yīng)速率為

 

．
（2）一定條件下，在恒容密閉容器中，能表示上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（填序號）

 

．
a．v_正（CH₃CH₂OH）=v_正（CO₂）        
b．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂）
c．混合氣體的密度保持不變              
d．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變．
如圖所示，P是可自由平行滑動的活塞，關(guān)閉K₂，在相同溫度下，通過K₁、K₃分別向A、B中各充入2mol CO₂ 和3mol H₂，關(guān)閉K₁、K₃，反應(yīng)起始時A、B的體積相同均為a L．

（3）反應(yīng)達(dá)到平衡后A內(nèi)壓強為起始壓強的0.8倍，則H₂轉(zhuǎn)化率為

 

．
（4）①若在平衡后B容器中再充入1mol CO₂和1.5mol H₂，則重新到達(dá)平衡后，平衡混合氣中CH₃CH₂OH的體積分?jǐn)?shù)

 

（填“變大”“變小”或“不變”）．
②若在平衡后打開K₂，再次達(dá)到平衡后B容器的體積縮至0.6a L，則打開K₂之前，B容器的體積為

 

L．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算，氣體壓強之比等于物質(zhì)的量之比；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷；
（3）在AB中發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g），依據(jù)三段式法解答，注意相同體積時，氣體的壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量之比；
（4）①根據(jù)等效平衡進(jìn)行判斷；
②壓強相等時，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）設(shè)反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量為x
             2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q
起始量（mol）  4        6          0          0
變化量（mol）  x        3x        0.5x       1.5x
2min量（mol） 4-x      6-3x       0.5x       1.5x
2min后，測得混合氣體的壓強是反應(yīng)前的0.85倍，則（4-x）+（6-3x）+0.5x+1.5x=0.85×（4+6），x=0.75mol，v（CO₂）=

0.75 2

2

=0.1875mol/（L?min）；
故答案為：0.1875mol/（L?min）；
（2）2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q
a．v_正（CH₃CH₂OH）=v_正（CO₂），都是正反應(yīng)，不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)；      
b．3v_逆（CO₂）=v_正（H₂），且化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故正逆反應(yīng)速率相等，故b正確；
c．密度=

總質(zhì)量

體積

，總質(zhì)量不變，體積不變，故混合氣體的密度保持不變不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯誤；       
d．平均相對分子質(zhì)量=

總質(zhì)量

總物質(zhì)的量

，總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量會變，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確，
故答案為：bd；
（3）2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）+Q
起始量（mol）  2        3         0           0
變化量（mol）  x        3x        0.5x       1.5x
2min量（mol） 2-x      3-3x       0.5x       1.5x
氣體的壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，則（2-x）+（3-3x）+0.5x+1.5x=0.8×（2+3），解得：x=0.5mol，平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

0.5×3

3

×100%=50%，
故答案為：50%；
（4）①原投料比n（CO₂）：n（H₂）=2：3，現(xiàn)在平衡后B容器中再充入1mol CO₂和1.5mol H₂，投料比與原投料比相同，恒溫恒壓，故兩者為等效平衡，故平衡混合氣中CH₃CH₂OH的體積分?jǐn)?shù)不變，
故答案為：不變 
②打開K₂，AB都是恒壓環(huán)境，AB的體積共縮小了0.4aL，A與B體積相等，則A與B各縮小了0.2aL，則打開K₂之前，B容器的體積為0.8aL，
故答案為：0.8a．

點評：本題考查化學(xué)平衡三段式計算，平衡標(biāo)志的分析判斷，恒溫恒容容器，恒溫恒壓容器的分析判斷是解題關(guān)鍵，氣體壓強之比和物質(zhì)的量之比成正比例，題目難度較大．