Question

【題目】CO2的固定和利用對降低溫室氣體排放具有重要作用，CO2加氫合成甲醇不僅可以有效緩解減排壓力,而且還是CO2綜合利用的一條新途徑。CO2和H2在催化劑作用下能發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。測得甲醇的理論產(chǎn)率與反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

（1）下列措施能使CO2的轉(zhuǎn)化率提高的是__。

A. 增大壓強(qiáng)　　 B.升高溫度　　C.增大投料比　　D.加入更高效的催化劑

（2）在220℃、5.0MPa時(shí)，CO2、H2的轉(zhuǎn)化率之比為______。

（3）將溫度從220℃降低至160℃，壓強(qiáng)從5.0MPa減小至3.0MPa，化學(xué)反應(yīng)速率將___(填“增大”“減小”或“不變”,下同),CO2的轉(zhuǎn)化率將____。

（4）200℃時(shí),將0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密閉容器中,在催化劑作用下反應(yīng)達(dá)到平衡。若CO2的轉(zhuǎn)化率為25%,則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___ 。

Answer 1

【答案】 A 1∶1 減小 增大

【解析】⑴.A. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；B.據(jù)圖可知，升高溫度，甲醇的產(chǎn)率降低，說明升高溫度平衡逆向移動，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，CO2的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；C.增大的投料比，將會提高H2的轉(zhuǎn)化率，CO2的轉(zhuǎn)化率減小，故C錯(cuò)誤；D.催化劑只能改變反應(yīng)速率而不能使平衡發(fā)生移動，CO2的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯(cuò)誤；答案選A；

⑵. 在220℃、5.0MPa時(shí)，設(shè)起始加入CO2的物質(zhì)的量為1mol、H2的物質(zhì)的量為3mol，二者完全反應(yīng)生成甲醇的物質(zhì)的量為1mol，現(xiàn)甲醇的理論產(chǎn)率為25%，則甲醇實(shí)際生成0.25mol，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，消耗CO2的物質(zhì)的量為0.25mol，消耗H2的物質(zhì)的量為0.75mol，則CO2和H2的轉(zhuǎn)化率之比為： ×100%:×100%=1:1，故答案為：1:1；

⑶.降低溫度和減小壓強(qiáng)都會使化學(xué)反應(yīng)速率減小，觀察圖象可知，在220℃、5.0MPa時(shí)，甲醇的理論產(chǎn)率為25%，在160℃、3.0MPa時(shí)，甲醇的理論產(chǎn)率高于25%，則溫度從220℃降低至160℃，壓強(qiáng)從5.0MPa減小至3.0MPa，甲醇的理論產(chǎn)率增大，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：減��；增大；

⑷. 200℃時(shí)，將0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密閉容器中，在催化劑作用下反應(yīng)達(dá)到平衡，若CO2的轉(zhuǎn)化率為25%，根據(jù)三段式法有：

CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始濃度（mol/L） 0.1 0.275 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.025 0.075 0.025 0.025

平衡濃度（mol/L） 0.075 0.2 0.025 0.025

則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=，故答案為：K=1.04。