Question

【題目】在 Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發生下列反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

（1）反應中被氧化的元素是：____，氧化劑是____。試在下列方程式中用單線橋標出電子轉移的方向和數目：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）____

（2）該反應的平衡常數表達式 K=____。若只增加CO2的濃度，該平衡向____移動，平衡常數 K___（選填“增大”、“小”或“不變”）。

（3）從下圖可以看出，由于溫度不同，A和B中___先達到平衡狀態，說明反應溫度 A___B（選填“＞”、“＜”或“=”），從甲醇體積分數的比較還可以說明該反應是______熱反應（選填“放”或“吸”）；反應進行到圖中M處時，正反應速率______逆反應速率（選填“＞”、 “＜”或“=”）。

（4）一定條件下，將 n(CO2):n(H2)=1:1 的混合氣充入恒溫恒容密閉容器中，若容器中氣體______（選填“密度”或“壓強”）保持不變，說明該反應已達平衡狀態。

Answer 1

【答案】 H CO2 正反應方向 不變 B ＜ 放 ＞ 壓強

【解析】(1)反應：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）中氫氣中氫元素由0價變為+1價，被氧化；故被氧化的元素為H元素；二氧化碳中碳由+4價變為-2價，轉移電子數為6，氧化劑是CO2；用單線橋標出電子轉移的方向和數目為：；（2）反應CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常數表達式 K=；若只增加 CO2的濃度，該平衡向正反應方向移動，平衡常數只與溫度有關，反應溫度不變，故平衡常數 K不變；（3）從右圖可以看出，由于溫度不同，根據先拐先平，A 和 B 中B先達到平衡狀態，說明反應溫度 A＜B，溫度高甲醇的體積分數小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則該反應是放熱反應；反應進行到圖中 M 處時還沒達到平衡狀態，反應向正方向進行，故正反應速率＞逆反應速率。（4）一定條件下，將 n(CO2):n(H2)=1:1 的混合氣充入恒溫恒容密閉容器中，恒容條件下反應物均為氣體時密度始終保持不變，密度不變不能說明反應達平衡，故若容器中氣體壓強保持不變，說明該反應已達平衡狀態。