Question

如何降低大氣中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各國(guó)普遍重視．工業(yè)上有一種方法是用CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g） 

催化劑      .

加熱、加壓

 CH₃OH（g）+H₂O（g）．實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如下圖1所示．

（1）從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

；
（2）如圖2是改變溫度時(shí)H₂的化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是

 

熱（填“吸”或“放”）反應(yīng)．若提高溫度到800℃進(jìn)行，達(dá)平衡時(shí)，K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”），
（3）500℃達(dá)平衡時(shí)，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)ω為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式可知?dú)錃獾臐舛茸兓�等于甲醇的濃度變化�?倍為2.25mol/L；
（2）升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
（3）先根據(jù)濃度變化計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比．

解答： 解：（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon），故答案為：0.225；
（2）根據(jù)圖象知，升高溫度，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高溫度到800℃進(jìn)行，達(dá)平衡時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故答案為：放；減小；
（3）開(kāi)始時(shí)c（CO₂）=1mol/L、c（H₂）=3mol/L，平衡時(shí)c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，則c（H₂）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)=

0.75mol

(0.25+0.75+0.75=0.75)mol/L

×100%=30%，故答案為：30%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)溫度對(duì)可逆反應(yīng)平衡移動(dòng)方向影響來(lái)確定反應(yīng)熱，題目難度中等．