Question

19．以CO₂為碳源制取低碳有機物成為國際研究焦點，下面為CO₂加氫制取乙醇的反應：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=QkJ/mol （Q＞0）在密閉容器中，按CO₂與H₂的物質的量之比為1：3進行投料，在5MPa下測得不同溫度下平衡體系中各種物質的體積分數(shù)（y%）如圖所示．
完成下列填空：
（1）表示CH₃CH₂OH體積分數(shù)曲線的是b（選填序號）．
（2）在一定溫度下反應達到平衡的標志是BC．
A．平衡常數(shù)K不再增大 
B．CO₂的轉化率不再增大
C．混合氣體的平均相對分子質量不再改變 
D．反應物不再轉化為生成物
（3）其他條件恒定，達到平衡后，能提高H₂轉化率的措施是AC（選填編號）． A．升高溫度    B．充入更多的H₂  C．移去乙醇 D．增大容器體積
（4）圖中曲線a和c的交點R對應物質的體積分數(shù)y_R=37.5%．

Answer 1

分析 （1）該反應為吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，平衡時CO₂與H₂的含量降低，CH₃CH₂OH與H₂O的含量增大．開始CO₂ 與H₂ 的物質的量之比1：3進行，平衡時H₂的含量是CO₂的含量三倍；CH₃CH₂OH與H₂O按1：3生成，平衡時H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍；
（2）化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
（3）根據(jù)外界條件對反應速率的影響分析判斷；
（4）R點為a和c的交點，設此時a的H₂O體積為V，那么c的H₂體積也為V，根據(jù)方程式中的關系求出CO₂和CH₃CH₂OH的體積，再求體積分數(shù)y_a．

解答 解：（1）該反應為吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，平衡時CO₂與H₂的含量降低，CH₃CH₂OH與H₂O的含量增大．開始CO₂ 與H₂ 的物質的量之比1：3進行，平衡時H₂的含量是CO₂的含量三倍；CH₃CH₂OH與H₂O按1：3生成，平衡時H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍；
曲線a、曲線b隨溫度升高含量增大，且曲線a的含量高，所以曲線a表示H₂O、曲線b表示CH₃CH₂OH；
曲線c、曲線d隨溫度升高含量減小，且曲線c的含量高，所以曲線c表示H₂、曲線d表示CO₂．
故答案為：b；
（2）A．平衡常數(shù)K只與溫度有關，與是否達到平衡狀態(tài)無關，故A錯誤；
B．CO₂的轉化率不再增大，說明達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．平均分子量=$\frac{總質量}{總物質的量}$，總質量不變，總物質的量會變，故混合氣體的平均相對分子質量不再改變可作為判斷是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C正確；
D．該反應是可逆反應，不存在反應物不再轉化為生成物的狀態(tài)，故D錯誤；
故答案為：BC；
（3）A．升高溫度，平衡正向移動，氫氣的轉化率增大；
B．充入更多的H₂，平衡正向移動，氫氣的轉化率降低；
C．移去乙醇，平衡正向移動，氫氣的轉化率增大；
D．增大容器體積，壓強減小，平衡逆向移動，氫氣的轉化率降低；
故答案為：AC；
（4）2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）；
R點為a和c的交點，設此時a的H₂O體積為6V，那么c的H₂體積也為6V，根據(jù)方程式可知CO₂為$\frac{6V}{6}$=2V，C₂H₅OH為$\frac{6V}{3}$=2V，
所以R點對應的體積分數(shù)y_a=$\frac{6V}{6V+6V+2V+2V}$×100%=37.5%，
故答案為：37.5%．

點評 本題考查學生對圖象的分析與平衡移動及平衡狀態(tài)的特征的理解，難度較大，注意判斷曲線表示哪一物質的體積分數(shù)是關鍵．