Question

【題目】如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究該反應(yīng)原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在容積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下發(fā)生發(fā)應(yīng)，CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g） + H2O（g）。實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO2和CH3OH（g）的物質(zhì)的量（n）隨時(shí)間變化如下圖1所示：

（1）從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H2）＝_________________。500℃達(dá)平衡時(shí)，CH3OH（g）的體積分?jǐn)?shù)為_______，圖2是改變溫度時(shí)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)為____反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

（2）500℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______（保留兩位小數(shù)），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）下列措施中不能使CO2的轉(zhuǎn)化率增大的是________________。

A．在原容器中再充入1mol H2 B．在原容器中再充入1molCO2

C．縮小容器的容積 D．使用更有效的催化劑 E.將水蒸氣從體系中分離出

（4）500℃條件下，測(cè)得某時(shí)刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的濃度均為0. 5mol/L，則此時(shí)v（正）_____v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。

（5）下列措施能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是______。

A.升高溫度 B.在原容器中充入1molHe

C.將水蒸氣從體系中分離出 D.縮小容器容積，增大壓強(qiáng)

Answer 1

【答案】0.225mol/（L·min） 30﹪ 放熱 5.33 減小 BD ＞ CD

【解析】

（1）根據(jù)圖像可知平衡時(shí)甲醇的濃度是0.75mol/L，則平衡時(shí)消耗氫氣的濃度是3×0.75mol/L，所以從反應(yīng)開始到平衡，H2的平均反應(yīng)速率v（H2）＝＝0.225 mol·L－1·min－1。甲醇的體積分?jǐn)?shù)為；圖2中正逆反應(yīng)速率均增大，但逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

（2）平衡時(shí)甲醇和CO2的平衡濃度分別是0.75mol/L、0.25mol/L，根據(jù)方程式可知?dú)錃夂退�蒸氣的平衡濃度分別是0.75mol/L和0.75mol/L，所以500℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)為＝5.33。正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高溫度到800℃進(jìn)行，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則達(dá)平衡時(shí)，K值減小。

（3）A.在原容器中再充入1mol H2，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，CO2轉(zhuǎn)化率增大；B.在原容器中再充入1molCO2 ，CO2轉(zhuǎn)化率降低；C.縮小容器的容積平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率增大；D.使用更有效的催化劑不能改變平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)化率不變；E.將水蒸氣從體系中分離出，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率增大，答案選BD。

（4）500℃條件下，測(cè)得某時(shí)刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的濃度均為0.5mol/L，則此時(shí)濃度商＝＜5.3，所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則v（正）＞v（逆）。

（5）A.升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，n（CH3OH）/n(CO2）減小；B.在原容器中充入1molHe平衡不移動(dòng)，比值不變；C.將水蒸氣從體系中分離出，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，比值增大；D.縮小容器容積，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，比值增大，答案選CD。