Question

（2012?茂名二模）以CO₂為碳源制取低碳有機物成為國際研究焦點，下面為CO₂加氫制取低碳醇的熱力學數據：
反應I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0  kJ?mol^-1
反應II：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ?mol^-1
（1）在密閉容器中，反應I在一定條件達到平衡后，為提高CO₂的反應速率，可以采取的反應條件是

BD

A、降低溫度    B、補充H₂   C、移去甲醇   D、加入催化劑
（2）寫出由CH₃OH（g）合成CH₃CH₂OH（g）的反應：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g） 的反應熱△H=

-75.6kJ?mol^-1

．
（3）研究員以生產乙醇為研究對象，在5MPa、n（H₂）/n（CO₂）=3時，測得不同溫度下平衡體系中各種組成如圖所示，表示CH₃CH₂OH組分的曲線是

I

；表示CO₂組分的曲線是

III

．
（4）在5MPa將0.2mol CO₂和0.6mol H₂充入1L恒容密閉反應器，某溫度下反應達平衡，CO₂的轉化率為50%，計算該條件下的該反應的平衡常數（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析：（1）根據外界條件對反應速率的影響分析判斷．
（2）根據蓋斯定律進行計算．
（3）反應為放熱反應，升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，即向逆反應移動，平衡時CO₂與H₂的含量增大，開始n（H₂）/n（CO₂）=3，H₂與CO₂反應按3：1進行，平衡時H₂的含量是CO₂的含量三倍，平衡時H₂的含量比二氧化碳高；
平衡時CH₃CH₂OH與H₂O的含量降低，CH₃CH₂OH與H₂O按1：3反應，平衡時H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍，平衡時H₂O的含量高．
（4）化學平衡常數指可逆反應達到平衡，生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值．平衡常數K=

c(CH3CH2OH)?c3(H2O)

c2(CO2)?c6(H2)

．
根據三段式計算出平衡時各組分的平衡濃度，代入平衡常數表達式計算k．

解答：解：（1）A、降低溫度，反應速率減小，故A錯誤；
 B、補充H₂，反應物的濃度增大，反應速率加快，故B正確；
C、移去甲醇，生成物濃度減小，速率降低，平衡向正反應移動，故C錯誤；
D、加入催化劑，改變反應歷程，反應速率加快，故D正確．
故選：BD
（2）已知：反應I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0  kJ?mol^-1
反應II：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ?mol^-1
根據蓋斯定律II-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）；△H=-75.6 kJ?mol^-1．
故答案為：-75.6 kJ?mol^-1．
（3）該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡時CO₂與H₂的含量增大，CH₃CH₂OH與H₂O的含量降低．
開始n（H₂）/n（CO₂）=3，H₂與CO₂反應按3：1進行，平衡時H₂的含量是CO₂的含量三倍；
CH₃CH₂OH與H₂O按1：3反應，平衡時H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍．
曲線Ⅰ、曲線Ⅱ隨溫度升高含量降低，且曲線Ⅱ的含量高，所以曲線Ⅰ表示CH₃CH₂OH、曲線Ⅱ表示H₂O．
曲線Ⅲ、曲線Ⅳ隨溫度升高含量增大，且曲線Ⅳ的含量高，所以曲線Ⅲ表示CO₂、曲線Ⅳ表示H₂．
故答案為：I；  III．
（4）CO₂的開始濃度為

0.2mol

1L

=0.2mol/L，H₂的開始濃度為

0.6mol

1L

=0.6mol/L．
CO₂的轉化率為50%，CO₂的物質的量濃度變化量為0.2mol/L×50%=0.1mol/L，
則                  2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
初始濃度（mol/L）：0.2        0.6             0            0
變化濃度（mol/L）：0.1        0.3             0.05        0.15
平衡濃度（mol/L）：0.1        0.3             0.05        0.15          
所以平衡常數K=

c(CH3CH2OH)?c3(H2O)

c2(CO2)?c6(H2)

=

0.05×0.153

0.12×0.36

=23．
故答案為：23．

點評：考查反應速率影響因素、反應熱計算、平衡常數計算等，難度中等，注意濃度改變對正逆反應速率影響，對其它物質的影響一致．