Question

【題目】為實現 “節能減排” 和“低碳經濟”的一項課題是如何將CO2轉化為可利用資源。目前，工業上常用CO2來生產燃料甲醇。現進行如下實驗：在體積為l L的密閉恒容容器中，充入l mol CO2和3mol H2，一定條件下發生反應：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。

測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①該反應的平衡常數表達式K＝ ；

②從反應開始到平衡時，CH3OH的平均反應速率

v(CH3OH)＝ （注明單位）；H2的轉化率＝ ；

③下列說法中，能說明上述反應達到平衡狀態的是

A．每消耗1mol CO2的同時生成1mol CH3OH

B．CO2、H2、CH3OH和H2O的物質的量的比為1∶3∶1∶1

C．容器中氣體的壓強不再改變

D．容器中氣體的密度不再改變

④下列措施中，能使上述平衡狀態向正反應方向移動的是

A．升高溫度

B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．使用高效催化劑

D．恒溫恒容再充入1 molCO2和3 mol H2

Answer 1

【答案】① ②0.075 mol·(L·min)－1 75%

③C ④ BD

【解析】

試題分析：（1）CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常數表達式K=；

（2）二氧化碳是反應物，隨反應進行濃度減小，甲醇是生成物，隨反應進行濃度增大，10nim內達到平衡，生成甲醇濃度為0.75mol/L，二氧化碳濃度變化了0.75mol/L，則v（CH3OH）==0.075mol/（Lmin），由方程式可知△c（H2）=3c（CH3OH）=2.25mol/L，則△n（H2）=1L×2.25mol/L=2.25mol，氫氣轉化率=×100%=75%；

（3）A．每消耗1mol CO2的同時生成1mol CH3OH，均表示正反應速率，反應始終按該比例關系進行，故A錯誤；B．平衡時CO2、H2、CH3OH和H2O的物質的量的比，與反應物起始量及轉化率有關，平衡時不一定等于化學計量數之比，故B錯誤；C．隨反應進行混合氣體物質的量增大，恒溫恒容下壓強增大，當容器中氣體的壓強不再改變，說明到達平衡，故C正確；D．混合氣體總質量不變，容器的容積不變，容器中氣體的密度為定值，故D錯誤，故選C；

（4）A．反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，故A錯誤；B．將CH3OH（g）及時液化抽出，生成物濃度減小，平衡正向進行，故B正確；C．選擇高效催化劑只能改變速率，不影響化學平衡移動，故C錯誤；D．再充入l molCO2和3molH2，增大壓強，平衡正向進行，故D正確，

故選BD。