Question

【題目】二氧化碳的捕集和轉(zhuǎn)化是科學(xué)研究中的熱點問題。我國科研人員提出了以Ni/Al2O3為催化劑，由 CO2(g)和H2(g)轉(zhuǎn)化為CH4(g)和H2O(g)的反應(yīng)歷程，其示意圖如下：

(1)該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。使用催化劑Ni/Al2O3_________ (填“能”或“不能”)提髙CO2的平衡轉(zhuǎn)化率。

(2)300℃下，在一恒容密閉容器中充入一定量的CO2與H2，發(fā)生上述反應(yīng)，一段時間后反應(yīng)達平衡，若其他條件不變，溫度從300℃升至500℃，反應(yīng)重新達到平衡時，H2的體積分?jǐn)?shù)增加。下列說法錯誤的是_________(填標(biāo)號)。

A.該反應(yīng)的

B.平衡常數(shù)大小：

C.300℃下，減小的值，的平衡轉(zhuǎn)化率升高

D.反應(yīng)達到平衡時化

(3)在一定條件下，反應(yīng)體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率a( CO2)與L和X的關(guān)系如圖所示，L和X表示溫度或壓強。

①X表示的物理量是___________。

②L1_____________L2(填“<”“>”)，判斷理由是______________________________________。

(4)向1 L恒容密閉容器中加入4.0 mol H2(g)，1.0 mol CO2，控制條件(催化劑為 Ni/AI2O3、溫度為T1)使之發(fā)生上述反應(yīng)，測得容器內(nèi)氣體的壓強隨時間的變化如圖所示。

①4 min時CO2的轉(zhuǎn)化率為___________。

②T1溫度下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為___________。

Answer 1

【答案】CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 不能 BC 溫度 ＞ 該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，其他條件一定時，增大壓強，平衡右移，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率升髙 75% 6.75

【解析】

(1)根據(jù)圖示書寫該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式；催化劑只能加快反應(yīng)的速率，不能提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率；

(2)A．溫度從300℃升至500℃反應(yīng)重新達到平衡時，H2的體積分?jǐn)?shù)增加，根據(jù)溫度對平衡移動的影響分析；

B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小；

C．減小的值，CO2的含量增大，據(jù)此分析；

D．反應(yīng)達到平衡時，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比；

(3)①根據(jù)方程式 CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)及反應(yīng)的H＜0 可知結(jié)合圖像轉(zhuǎn)化率的變化分析判斷影響因素；

②結(jié)合題圖及①中的分析判斷；

(4)由題圖可知，4 min時反應(yīng)體系處于平衡狀態(tài)，此時壓強為0. 7p0，結(jié)合氣體壓強之比等于物質(zhì)的量之比，列出三段式計算CO2的轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)平衡常數(shù)。

(1)由題意可知該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) +2H2O(g)，催化劑只能加快反應(yīng)的速率，不能提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率；

(2)A．對于該可逆反應(yīng)，若其他條件不變， 溫度從300℃升至500℃反應(yīng)重新達到平衡時，H2的體積分?jǐn)?shù)增加，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；

B．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此，故B錯誤；

C．減小的值，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故C錯誤；

D．反應(yīng)達到平衡時，，故D正確；

答案選BC；

(3)①根據(jù)方程式 CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)及反應(yīng)的H＜0 可知，其他條件一定時，升溫，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，其他條件一定時，加壓，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率升高，則X表示的物理量是溫度；

②L表示壓強，結(jié)合題圖及上述分析，可知L1＞L2；

(4)①由題圖可知，4 min時反 應(yīng)體系處于平衡狀態(tài)，此時壓強為0. 7p0，設(shè)發(fā)生反應(yīng)的CO2為x mol，列出三段式：

根據(jù)恒溫恒容條件下，氣體壓強之比等于物質(zhì)的量之比得出，解得 x=0.75，則CO2的轉(zhuǎn)化率為；

②平衡常數(shù)。