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．為探究該反應原理，進行如下實驗：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，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。實驗測得CO2和CH3OH(g)的物質(zhì)的量（n）隨時間變化如下圖1所示：

（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率υ（H2）＝___。500℃達平衡時，CH3OH(g)的體積分數(shù)為___，圖2是改變溫度時化學反應速率隨時間變化的示意圖，則該反應的正反應為___反應（填“放熱”或“吸熱”）。

（2）下列措施中不能使CO2的轉(zhuǎn)化率增大的是___。

A．在原容器中再充入1molH2 B．在原容器中再充入1molCO2

C．縮小容器的容積 D．使用更有效的催化劑

E．將水蒸氣從體系中分離出

（3）下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___。

A．升高溫度 B．恒容充入1molHe

C．將水蒸氣從體系中分離出 D．縮小容器容積，增大壓強

E．恒壓充入1molHe

Answer 1

【答案】0.225mol/（Lmin） 30% 放熱 BD CD

【解析】

（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式可知氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量的3倍為2.25mol/L，據(jù)此計算；先根據(jù)濃度變化計算平衡時各物質(zhì)的濃度，CH3OH的體積分數(shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比；根據(jù)升高溫度平衡向吸熱反應方向移動判斷；
（2）要提高CO2的轉(zhuǎn)化率，應使平衡向正反應方向移動，根據(jù)平衡移動原理結合選項判斷；
（3）要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，應使平衡向正反應方向移動。

（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為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υ(H2)==0.225mol/(Lmin)；

開始時c(CO2)=1mol/L、c(H2)=3mol/L，平衡時c(CO2)= 0.25 mol/L，c(CH3OH)=c(H2O)= 0.75 mol/L，則c(H2)=3mol/L0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH3OH的體積分數(shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比，所以甲醇的體積分數(shù)= ×100%=30%；根據(jù)圖象知，升高溫度，逆反應速率大于正反應速率，平衡向逆反應方向移動，逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應；

故答案為：0.225 mol/(Lmin)；30%；放熱；

（2） A. 在原容器中再充入1molH2，平衡向正反應方向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，A項不選；

B. 在原容器中再充入1molCO2，平衡雖然向正反應方向移動，但CO2的轉(zhuǎn)化率反而減小，B項選；

C. 縮小容器的容積即增大壓強，平衡向正反應方向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，C項不選；

D. 使用更有效的催化劑，平衡不移動，CO2的轉(zhuǎn)化率不變，D項選；

E. 將水蒸氣從體系中分離出，平衡向正反應方向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，E項不選；

故答案為：BD；

（3）要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，應使平衡向正反應方向移動，

A. 因正反應放熱，則升高溫度，平衡向逆反應方向移動，n(CH3OH)/n(CO2)減小，A項不符合題意；

B. 恒容充入1molHe，使體系壓強增大，但對反應物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動， n(CH3OH)/n(CO2)不變，B項不符合題意；

C. 將水蒸氣從體系中分離出，平衡向正反應方向移動， n(CH3OH)/n(CO2)增大，C項符合題意；

D. 縮小容器容積，增大壓強，平衡向正反應方向移動，則n(CH3OH)/n(CO2)增大，D項符合題意；

E. 恒壓充入1molHe，容器體積增大，即減壓，則平衡向逆反應方向移動，則n(CH3OH)/n(CO2)減小，E項不符合題意；

故答案為：CD。