Question

為了減少溫室氣體排放，目前工業上采用CO₂與H₂在催化劑作用下反應制備重要化工原料CH₃OH的工藝：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)。為了探究其反應原理進行如下實驗，在2L恒容的密閉容器內250℃條件下，測得n(CO₂)隨時間的變化情況如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n(CO2)(mol)	0.40	0.35	0.31	0.30	0.30	0.30

根據題目回答下列問題：
（1）0～3 s內用H₂表示的平均反應速率是____________；
（2）平衡時CO₂的轉化率是____________。
（3）能說明反應已達平衡狀態的是____________。
A.υ(H₂)=3υ(CO₂)                        B.容器內壓強保持不變    
C.υ_逆(CO₂)=υ_正(CH₃OH)                  D.容器內密度保持不變
（4）一定能使該反應的反應速率增大的措施有 _________。
A.及時分離出產物
B.適當降低溫度   
C.其他條件不變，增大CO₂濃度

Answer 1

（1） 0.05mol·L^－1·S^－1 （2） 25%  （3）B C （4）C 

試題分析：（1）由表可以看出0～3 s內，二氧化碳的濃度變化減少了
（0.40-0.30）/2=0.05mol，根據CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)可以知道，v（H₂）=3v(CO₂)=3×0.05/3mol·L^－1·S^－1=0.05mol·L^－1·S^－1,（2）平衡時CO₂的轉化率為：0.10/0.40×100%=25%；（3）對于CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)這個反應來說，當容器內壓強保持不變和υ_逆(CO₂)=υ_正(CH₃OH)，則該反應達到平衡，所以本題的答案選擇BC，而υ(H₂)=3υ(CO₂)在整個過程都是如此，故不能用來判斷是否達到平衡，而容器內密度保持不變，因為該反應是在2L恒容的密閉容器內250℃條件下，所以整個過程密度不變，故也不可以用來判斷是否達到平衡；（4）及時分離出產物，可以提高原料的轉化率，但不能增大反應速率，降低溫度，反應速率也降低，故AB錯誤，其他條件不變，增大CO₂濃度，可以增大化學反應速率，故C正確，為本題小題的答案。
點評：本題考查了化學反應速率、轉化率、化學平衡，這些考點都是高考考查的重點和難點，本題難度不大。