Question

【題目】二氧化碳與氫氣催化合成甲醇，發生的反應為：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

（1）已知：計算上述反應的△H=______________kJ·mol-1。

（2）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，下列事實可以說明該反應已達平衡的是_______________（填選項字母）。

A．容器內氣體密度保持不變 B．H2O(g)與CO2(g)的生成速率之比為1∶1

C．容器中壓強保持不變 D．該反應的平衡常數保持不變

（3）一定條件下，往2L恒容密閉容器中充入1.2molCO2和3.6molH2，在不同催化劑作用下的反應I、反應II與反應III，相同時間內CO2轉化率隨溫度變化的數據如表所示，據表中數據繪制下右圖：

（T5時，圖中C點轉化率為66.67%，即轉化了2/3）

① 催化劑效果最佳的反應是________________（填“反應I”，“反應II”，“反應III”）。

② T3的b點v（正）______v（逆）（填 “>”， “<”， “=” ）。

③ T4的a點轉化率比T5 的c點高的原因是____________________________。

④ 求溫度為T5時，該反應的平衡常數K =_______。要求在答題卡相應空白處寫出計算過程（結果保留三位有效數字）

Answer 1

【答案】 - 46 B C 反應I ＞ 該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動 3.70 L2/mol2

【解析】（1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H=2×803kJ/mol+3×436kJ/mol-3×414kJ/mol-326kJ/mol-3×464kJ/mol=-46kJ/mol；（2）A．混合氣體總質量不變，恒溫恒容下，容器內氣體密度始終保持不變，選項A錯誤；B．平衡時各組分含量不變，CO2的體積分數保持不變說明到達平衡，選項B正確；C．H2O（g）與CO2（g）的生成速率之比為1：1，說明二氧化碳的生成速率與消耗速率相等，反應到達平衡，選項C正確；D．溫度不變，平衡常數不變，該反應的平衡常數保持不變不能說明到達平衡，選項D錯誤；E．混合氣體總質量不變，隨反應進行混合氣體物質的量減小，平均相對分子質量增大，平均相對分子質量不變說明到達平衡，選項E正確；F．隨反應進行混合氣體物質的量減小，恒溫恒容下壓強減小，容器中壓強保持不變說明到達平衡，選項F正確，答案選：BCEF；（3）①相同溫度下，相同時間內反應Ⅰ中CO2轉化率越大，說明反應Ⅰ催化劑效果越好，故答案為：反應Ⅰ；②T4時處于平衡狀態，正反應為放熱反應，溫度越高轉化率越小，T3平衡時轉化率應大于T4，a、b點轉化率相等，故b點向正反應進行．則b點v（正）>v（逆）；③該7反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，二氧化碳轉化率降低；④一定條件下，往2L恒容密閉容器中充入1.2molCO2和3.6molH2，在溫度為T5時，平衡時C點二氧化碳轉化率為66.67%，則轉化的二氧化碳為1.2mol×66.67%=0.8mol，則：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

起始濃度（mol/L）：0.6 1.8 0 0

變化濃度（mol/L）：0.4 1.2 0.4 0.4

平衡濃度（mol/L）：0.2 0.6 0.4 0.4

則平衡常數K===＝3.70 L2/mol2。