Question

【題目】研究CO2的利用對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。

（1）現(xiàn)有反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。在850℃時(shí)，K=1。

①如果上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K值變大，該反應(yīng)___(填字母)。

a.一定向正反應(yīng)方向移動(dòng) b.在平衡移動(dòng)過程中正反應(yīng)速率先增大后減小

c.一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng) d.在平衡移動(dòng)過程中逆反應(yīng)速率先減小后增大

②若反應(yīng)容器的容積為2.0L，反應(yīng)時(shí)間4.0min，容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量減小了0.8mol，在這段時(shí)間內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率為___。

③在850℃時(shí)，若向1L的密閉容器中同時(shí)充入3.0mol CO2、1.0molH2、1.0molCH3OH、5.0molH2O(g)，上述反應(yīng)向___(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向進(jìn)行。

（2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。

①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___。

②為了提高該反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是___。（寫一條即可）

Answer 1

【答案】ad 0.05mol·L-1·min-1 逆反應(yīng) 溫度超過250℃，催化劑的催化效率降低 增大反應(yīng)壓強(qiáng)(或增大CH4的濃度)

【解析】

（1）①如果反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0的平衡常數(shù)K值變大，說明降低溫度；

②根據(jù)差量法、結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率的公式進(jìn)行計(jì)算；

③根據(jù)濃度商與K的大小進(jìn)行判斷；

（2）①先弄清兩條曲線的含義，這里涉及到影響反應(yīng)速率的兩個(gè)因素：催化劑和溫度，從圖像上看出100～250 ℃，溫度升高，催化效率提高，而250～300 ℃，升高溫度，催化效率下降，因而乙酸的生成速率下降；

②利用平衡原理進(jìn)行分析。

（1）①如果反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0的平衡常數(shù)K值變大，說明降低溫度，

a．降低溫度，平衡一定向著正向移動(dòng)，選項(xiàng)a正確；

b．降低溫度后，正逆反應(yīng)速率都減小，正反應(yīng)速率在達(dá)到平衡前始終在減小，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；

c．降低溫度，平衡一定向著正向移動(dòng)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；

d．化學(xué)平衡常數(shù)變大，說明降低溫度，則正逆反應(yīng)速率都減小，由于平衡向著正向移動(dòng)，則逆反應(yīng)速率先減小后增大，選項(xiàng)d正確；

答案選ad；

②若反應(yīng)的容器容積為2.0L，反應(yīng)時(shí)間4.0min，容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量減小了0.8mol，則

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 氣體減少的物質(zhì)的量△n

1mol 2mol

n 0.8mol

反應(yīng)消耗的二氧化碳的物質(zhì)的量為：n==0.4mol，

在4min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率為：=0.05 mol·L-1·min-1；

③在850℃時(shí)，若向1L的密閉容器中同時(shí)充入3.0mol CO2、1.0molH2、1.0molCH3OH、5.0molH2O(g)，Qc==1.67>K=1，故反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；

（2）①由于催化劑的催化效率受溫度影響大，根據(jù)圖像，250～300℃時(shí)，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是：溫度超過250℃時(shí)，催化劑的催化效率降低；

②該反應(yīng)的正反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，所以為了提高該反應(yīng)中CO2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是增大反應(yīng)壓強(qiáng)或增大CH4的濃度。