Question

【題目】將CO2轉化為甲醇的原理為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH <0。500 ℃時，在體積為1 L 的固定容積的密閉容器中充入1mol CO2、3mol H2，測得CO2濃度與CH3OH 濃度隨時間的變化如圖所示，從中得出的結論錯誤的是( )

A．曲線X可以表示CH3OH(g)或H2O(g)的濃度變化

B．從反應開始到10min時，H2的反應速率υ(H2)=0.225 mol/(L·min)

C．平衡時H2 的轉化率為75%

D．500 ℃時該反應的平衡常數K=3

Answer 1

【答案】D

【解析】A、曲線x隨反應進行濃度逐漸增大，表示生成物的濃度變化。曲線Y隨反應進行濃度減小，表示反應物的濃度變化。反應進行到3min時X增加了0.5mol/L，而Y減少了1.0mol/L－0.5mol/L＝0.5mol/L，這說明X、Y的濃度變化量之比為1：1，因此根據反應的化學方程式可知曲線x可以表示CH3OH濃度變化，曲線Y可以表示CO2濃度變化，A正確；B、根據以上分析可知X可以表示甲醇，則10min內用甲醇表示的反應速率為＝0.75molL÷10min＝0.075mol/（Lmin）。反應速率之比等于化學計量數之比，用氫氣表示的反應速率＝3×0.075mol/（Lmin）＝0.225mol/（Lmin），B正確；C、根據以上分析可知X可以表示甲醇，平衡時甲醇的濃度變化量＝0.75mol/L，則根據方程式可知氫氣的濃度變化量＝3×0.75mol/L＝2.25mol/L，則參加反應的氫氣的物質的量＝1L×2.25mol/L＝2.25mol，所以氫氣的轉化率＝×100%＝75%，C正確；D、根據以上分析可知X可以表示甲醇，其濃度變化量＝0.75mol/L，則：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始濃度（mol/L） 1 3 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡濃度（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75

因此根據化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值可知，該反應的平衡常數＝＝5.3，D錯誤，答案選D。