Question

由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用，引起了各界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，該反應(yīng)的能量變化如圖所示：

 

(1)上述反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為________，溫度降低，平衡常數(shù)K________(填“增大”、“不變”或“減小”)。

(2)在體積為2 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，測得CO2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下表所示。從反應(yīng)開始到5 min末，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(H2)＝________。

t/min	0	2	5	10	15
n(CO2)/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

 

(3)在相同溫度容積不變的條件下，能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是________(填寫序號(hào)字母)。

a．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1

b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

c．H2的消耗速率與CH3OH的消耗速率之比為3∶1

d．容器內(nèi)的密度保持不變

(4)下列條件能使上述反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是________(填寫序號(hào)字母)。

a．及時(shí)分離出CH3OH氣體

b．適當(dāng)升高溫度

c．保持容器的容積不變，再充入1 mol CO2和3 mol H2

d．選擇高效的催化劑

 

Answer 1

(1) 　增大

(2)0.15 mol·L－1·min－1

(3)bc　(4)c

【解析】(1)該反應(yīng)生成物比反應(yīng)物能量低，是放熱反應(yīng)；溫度降低，平衡正向移動(dòng)，K值增大。(2)v(H2)＝3v(CO2)＝ ×3＝0.15 mol·L－1·min－1。(3)該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡。當(dāng)氫氣的消耗速率與甲醇的消耗速率之比為3∶1時(shí)，說明氫氣的消耗速率和生成速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡。無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡，容器內(nèi)氣體的密度都不變。(4)及時(shí)分離出甲醇?xì)怏w會(huì)使平衡正向移動(dòng)，但反應(yīng)速率減小；升高溫度會(huì)使反應(yīng)速率增大，但平衡逆向移動(dòng)；選擇高效的催化劑會(huì)加快反應(yīng)速率，但平衡不移動(dòng)；保持容器的容積不變，再充入1 mol CO2和3 mol H2，等效于在原平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)。