Question

目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，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4molH₂，一定条件下发生反应：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）该反应的平衡常数表达式为______．
（3）下列措施中能使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D．再充入1molCO₂和4molH₂
（4）如果在相同的容器中事先充入1molCH₃OH和1molH₂O，为了使反应达到的化学平衡和上述一样，则起始还需加入H₂的物质的量为______．

Answer 1

（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon），
故答案为：0.225；
（2）反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的平衡常数k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，
故答案为：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
（3）使n（CH₃OH）/n（CO₂）应采取措施，使平衡向正反应移动，注意不能增大二氧化碳或降低甲醇的量，
A、该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）减小，故A错误，
B、充入He（g），使体系压强增大，容器的容积不变，反应混合物的浓度不变，平衡不移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）不变，故B错误，
C、将H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正确，
D、再充入1molCO₂和4molH₂，相当于充入1molCO₂和3molH₂，达平衡后再通入1molH₂．等效为增大压强，平衡向正反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，再通入1molH₂，平衡向正反应移动，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正确；
故答案为：CD；
（4）在相同的容器中事先充入1molCH₃OH和1molH₂O，按化学计量数转化到左边得到n（CO₂）=1mol，n（H₂）=3mol，使反应达到的化学平衡与原平衡相同，故起始还需加入H₂的物质的量为4mol-3mol=1mol，
故答案为：1mol．