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(lái)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1mol CO2和3mol H2，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υ（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）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1molH2 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

（3）下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___。

A．升高溫度 B．恒容充入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)

E．恒壓充入1molHe

Answer 1

【答案】0.225mol/（Lmin） 30% 放熱 BD CD

【解析】

（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式可知?dú)錃獾臐舛茸兓�等于甲醇的濃度變化量�?/span>3倍為2.25mol/L，據(jù)此計(jì)算；先根據(jù)濃度變化計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比；根據(jù)升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)判斷；
（2）要提高CO2的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理結(jié)合選項(xiàng)判斷；
（3）要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量的3倍為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故υ(H2)==0.225mol/(Lmin)；

開始時(shí)c(CO2)=1mol/L、c(H2)=3mol/L，平衡時(shí)c(CO2)= 0.25 mol/L，c(CH3OH)=c(H2O)= 0.75 mol/L，則c(H2)=3mol/L0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比，所以甲醇的體積分?jǐn)?shù)= ×100%=30%；根據(jù)圖象知，升高溫度，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；

故答案為：0.225 mol/(Lmin)；30%；放熱；

（2） A. 在原容器中再充入1molH2，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，A項(xiàng)不選；

B. 在原容器中再充入1molCO2，平衡雖然向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但CO2的轉(zhuǎn)化率反而減小，B項(xiàng)選；

C. 縮小容器的容積即增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，C項(xiàng)不選；

D. 使用更有效的催化劑，平衡不移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率不變，D項(xiàng)選；

E. 將水蒸氣從體系中分離出，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，E項(xiàng)不選；

故答案為：BD；

（3）要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，

A. 因正反應(yīng)放熱，則升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，n(CH3OH)/n(CO2)減小，A項(xiàng)不符合題意；

B. 恒容充入1molHe，使體系壓強(qiáng)增大，但對(duì)反應(yīng)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，濃度沒(méi)有變化，平衡不移動(dòng)， n(CH3OH)/n(CO2)不變，B項(xiàng)不符合題意；

C. 將水蒸氣從體系中分離出，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)， n(CH3OH)/n(CO2)增大，C項(xiàng)符合題意；

D. 縮小容器容積，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則n(CH3OH)/n(CO2)增大，D項(xiàng)符合題意；

E. 恒壓充入1molHe，容器體積增大，即減壓，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則n(CH3OH)/n(CO2)減小，E項(xiàng)不符合題意；

故答案為：CD。