Question

【題目】如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究該反應(yīng)原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在容積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下發(fā)生發(fā)應(yīng)，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO2和CH3OH(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間變化如圖所示：

(1)從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=________________。下圖是改變溫度時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為____________反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

(2)500℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______（保留兩位小數(shù)），若提高溫度到800℃進(jìn)行，達(dá)平衡時(shí)，K值______（填“增大”、“減小”或“不變”）。

(3)500℃條件下，測(cè)得某時(shí)刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度均為0.5mol/L，則此時(shí)v(正)______v(逆)（填“＞”、“＜”或“=”）。

(4)下列措施能使 增大的是______。

A．升高溫度 B．在原容器中充入1molHe

C．將水蒸氣從體系中分離出 D．縮小容器容積，增大壓強(qiáng)

Answer 1

【答案】0.225mol/(L·min) 放熱 5.33 減小 ＞ CD

【解析】

（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式可知?dú)錃獾臐舛茸兓�等于甲醇的濃度變化�?/span>3倍為2.25mol/L，再結(jié)合計(jì)算；根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響效果作答；
（2）平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比值；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減�。�

（3）依據(jù)計(jì)算濃度商和該溫度下的平衡常數(shù)比較分析判斷反應(yīng)進(jìn)行方向；

（4）要增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理結(jié)合選項(xiàng)判斷。

（1）由圖可知，10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量的3倍，為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v(H2)= =0.225mol/(L·mon)；根據(jù)圖示信息可知，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：0.225mol/(L·min)；放熱；

（2）由（1）可知平衡時(shí)各組分的濃度c(CO2)=0.25mol/L，c(CH3OH)=c(H2O)=0.75mol/L，則c(H2)=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，所以平衡常數(shù)K===5.3；升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)會(huì)減小，故答案為：5.3；減��；

（3） CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度均為0.5mol/L，則濃度商Q==4＜K=5.33，說明反應(yīng)正向進(jìn)行v(正)＞v(逆)；故答案為：＞；

（4）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，則

A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. 在原容器中充入1 mol He，反應(yīng)物的濃度保持不變，平衡不移動(dòng)，的值保持不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. 將水蒸氣從體系中分離出，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，的值增大，C項(xiàng)正確；

D. 縮小容器容積，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，的值增大，D項(xiàng)正確；

故答案為CD。