Question

【題目】一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意義，科學(xué)家提出以下幾個設(shè)想：

Ⅰ.二氧化碳與氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一恒容密閉容器中分別投入1molCO2、3molH2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術(shù)測出平衡時H2的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖所示。

（1）其他條件不變，起始時若按1molCO2、2molH2進(jìn)行投料，則CO2的轉(zhuǎn)化率將____________(填“增大”“ 減小”或“不變”)。

（2）△H____________ (填“>”“<”或“不能確定”)0。

（3）若測試中體系內(nèi)無氧氣產(chǎn)生，試結(jié)合圖示推斷熱穩(wěn)定性：C2H4_______(填“>” “<”或“不能確定”)H2O。

Ⅱ.甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料，工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式以及在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如下表所示。

化學(xué)反應(yīng)		500	700	800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H1	K1	2.5	0.34	0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) △H2	K2	1.0	1. 70	2.52
③3H2(g)+CO2 (g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3	K3

請回答下列問題：

（4）根據(jù)反應(yīng)比較△H1__________(填“>”“ <”或“不確定”)△H2。

（5）500℃時測得反應(yīng)③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.8mol·L-1、0.1mol×L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1，則此時v(正)____________(填“>”“ =”或“<””)v(逆)。

（6）下列措施能使反應(yīng)③的平衡體系中增大的是___________(填字母)。

A.將H2O(g)從體系中分離出去 B.充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大

C.升高溫度 D.再充入1molH2

Ⅲ.（7）有人設(shè)想將CO按下列反應(yīng)除去:2CO(g)=2C(s)+O2(g)，請你分析該設(shè)想能否實現(xiàn)?_______________(填“能”或“不能”)，依據(jù)是__________________。

Answer 1

【答案】 減小 < < < > AD 不能 反應(yīng)是焓增(△H>0)、熵減(△S<0)的反應(yīng)

【解析】I.（1）.原為按1mol CO2和3 mol H2的物料比進(jìn)行反應(yīng)，其他條件不變，起始時若按1molCO2和2molH2進(jìn)行投料，相當(dāng)于減小了氫氣的濃度，則平衡向逆反應(yīng)方向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率將減小，故答案為：減��；

（2）.由圖可知，升高溫度時，H2的物質(zhì)的量增大，說明升高溫度平衡逆向移動，因升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；

（3）.若測試中體系內(nèi)無氧氣產(chǎn)生，因物質(zhì)越穩(wěn)定，越容易生成，根據(jù)方程式可知，產(chǎn)生1molC2H4的同時，有4molH2O生成，則熱穩(wěn)定性C2H4＜H2O，故答案為：＜；

II.（4）.根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，對于反應(yīng)①，升高溫度K1減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H1＜0，對于反應(yīng)②，升高溫度K2增大，說明升高溫度平衡正向移動，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H2＞0，所以△H1＜△H2，故答案為：＜；

（5）.根據(jù)蓋斯定律，①+②得反應(yīng)③，所以K3=K1×K2，則500℃時K3=2.5×1.0=2.5，此時測得反應(yīng)③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.8mol·L-1、0.1mol×L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1，則Qc==0.88＜K3=2.5，則反應(yīng)正向進(jìn)行，v(正)>v(逆)，故答案為：＞；

（6）.A.將H2O(g)從體系中分離出去，減小H2O(g)的濃度，平衡正向移動，n（CH3OH）增大、n（CO2）減小，所以增大，故A正確；B.充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大，因不能改變平衡體系中各物質(zhì)的濃度，所以平衡不移動，則不變，故B錯誤；C.根據(jù)上述分析可知，K3=K1×K2，則K3在500℃、700℃、800℃時的數(shù)值分別為：2.5、0.58、0.38，說明隨溫度的升高，平衡常數(shù)減小，則反應(yīng)③是放熱反應(yīng)，則升高溫度平衡逆向移動，n（CH3OH）減小、n（CO2）增大，所以減小，故C錯誤；D. 再充入1mol H2，平衡正向移動，n（CH3OH）增大、n（CO2）減小，所以增大，故D正確；答案選AD；

III.（7）.2CO(g)=2C(s)+O2(g)是吸熱反應(yīng)，△H＞0，同時該反應(yīng)又是熵減的反應(yīng)，所以△G=△H－T△S＜0，故不能實現(xiàn)，故答案為：不能； 反應(yīng)是焓增(△H>0)、熵減(△S<0)的反應(yīng)。