Question

火力發(fā)電廠釋放出大量二氧化碳，對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫碳等處理，可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇是一種新型脫碳技術(shù)，其反應(yīng)為CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH。

(1)取五份等體積的CO₂和H₂的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1∶3)，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH₃OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖Ⅰ所示，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的ΔH________0(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)如圖Ⅱ是在恒溫密閉容器中，壓強(qiáng)為p₁時(shí)H₂的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間t的變化曲線，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出該反應(yīng)在p₂(p₂>p₁)時(shí)H₂的 體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間t的變化曲線。

(3)在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得CO₂和CH₃OH(g)的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖Ⅲ所示。

則0～10 min內(nèi)，氫氣的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_______；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)_______(保留三位有效數(shù)字)；10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達(dá)到平衡時(shí)CH₃OH(g)的體積分?jǐn)?shù)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

解析　(1)反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0。(2)在恒溫密閉容器中，CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)是氣體總體積減小的反應(yīng)，加壓平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)減小，p₂下達(dá)到平衡所需的時(shí)間也比p₁短，據(jù)此可畫(huà)出相應(yīng)曲線。(3)0～10 min內(nèi)，氫氣的平均反應(yīng)速率為v(H₂)＝3v(CO₂)＝3×＝0.255 mol·L^－1·min^－1；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝5.33；反應(yīng)達(dá)到平衡后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)增大。

答案　(1)<　(2)

(3)0.225 mol·L^－1·min^－1　5.33　增大