Question

【題目】Ⅰ、由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用，引用了各界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，該反應(yīng)的能量變化如圖所示：

（1）上述反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達式為________________，溫度降低，平衡常數(shù)K________(填“增大”、“不變”或“減小”)。

（2）在體積為2 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，測得CO2的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示。從反應(yīng)開始到5 min末，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(H2)＝________。

t/min	0	2	5	10	15
n(CO2)/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

（3）下列條件能使上述反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的是________(填寫序號字母)。

a．及時分離出CH3OH氣體

b．適當升高溫度

c．保持容器的容積不變，再充入1 mol CO2和3 mol H2

d．選擇高效催化劑

Ⅱ、（1）在容積為2 L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他條件不變的情況下，考察溫度對反應(yīng)的影響，如圖所示(T1、T2均大于300℃)

下列說法正確的是________(填序號)；

①溫度為T1時，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝mol·L－1·min－1

②該反應(yīng)在T1時的平衡常數(shù)比T2時的小

③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

④處于A點的反應(yīng)體系從T1變到T2，達到平衡時增大

（2）在T1溫度時，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達到平衡后，若CO2的轉(zhuǎn)化率為α，則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為_____________。

Answer 1

【答案】 增大 0.15 mol·L－1·min－1 c ③④ 或1－α/2

【解析】Ⅰ、（1）可逆反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K=；由圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)增大；（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得：v(H2)=3v(CO2)= ×3=0.15 mol·L－1·min－1；（3）a．及時分離出CH3OH氣體，生成物的濃度降低，反應(yīng)速率減小，平衡正向移動，選項a錯誤； b．適當升高溫度，反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)方向為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，選項b錯誤；c．保持容器的容積不變，再充入1 mol CO2和3 mol H2，相當于增大壓強，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動，選項c正確；d．選擇高效催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡不移動，選項d錯誤。答案選c；

Ⅱ、(1)根據(jù)圖像中的數(shù)據(jù)可知，溫度T1時生成甲醇的速率＝mol·L－1·min－1，選項①錯誤；讀圖可知，溫度從T1升高到T2時，甲醇的物質(zhì)的量降低，說明平衡逆向移動，故此時平衡常數(shù)減小，選項②錯誤；因為升高溫度，平衡逆向移動，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，選項③正確；因為溫度從T1升高到T2時，平衡逆向移動，故氫氣的物質(zhì)的量增大，甲醇的物質(zhì)的量減小，故增大，選項④正確。答案選③④；(2)寫出方程式CO2＋3H2CH3OH＋H2O，則平衡時CO2、H2、CH3OH、H2O變化的物質(zhì)的量分別是α mol、3α mol、α mol、α mol，故平衡時它們的物質(zhì)的量分別是(1－α) mol、(3－3α) mol、α mol、α mol，故平衡時氣體的總物質(zhì)的量是(4－2α) mol，所以此時的壓強與起始壓強之比為＝。