Question

溫室效應和資源短缺等問題和如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發(fā)利用引起了各國的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），如圖1表示該反應進行過程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化．



（1）關(guān)于該反應的下列說法中，正確的是______．
A．△H＞0，△S＞0
B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0
D．△H＜0，△S＞0
（2）該反應平衡常數(shù)K的表達式為______．
（3）溫度降低，平衡常數(shù)K______（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol   H₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v（H₂）______mol?L^-1?min^-1．
（5）下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的有______．
A．升高溫度
B．加入催化劑
C．將H₂O（g）從體系中分離
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
E．充入He（g），使體系總壓強增大．

Answer 1

（1）由圖1可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，該反應為放熱反應，即△H＜0，由方程式可知，該反應正反應是氣體的物質(zhì)的量減小的反應，故正反應為熵減過程，即△S＜0；
故選C；
（2）可逆反應CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的化學平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
（3）該反應正反應是放熱反應，降低溫度平衡向正反應移動，平衡常數(shù)增大；
故答案為：增大；
（4）由圖2可知，10min達平衡時甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH₃OH）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.075mol/（L?min）=0.225mol/（L?min）；
故答案為：0.225；
（5）使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，改變條件使平衡向正反應移動，但只增大二氧化碳的濃度會使該比值減�。�
A．升高溫度，平衡向逆反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤；
B．加入催化劑，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強，平衡正反應移動，平衡時n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
E．充入He（g），反應混合物的濃度不變，變化不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故E錯誤；
故選CD．