Question

（14分）隨著人類對溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了普遍的重視。
（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

下圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量（單位為kJ·mol^-1）的變化。

①該反應(yīng)是            （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。
②反應(yīng)體系中加入催化劑對反應(yīng)熱是否有影響？    （填“是”或“否”），原因是                           。
（2）若將6mol CO₂和8 mol H₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示（實(shí)線）。

①該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=    。請?jiān)诖痤}卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化曲線。
②僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，曲線I對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是      ，曲線Ⅱ?qū)��?yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是    。
③下列措施中能使H₂轉(zhuǎn)化率增大的是     。

A．升高溫度	B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．將H2O（g）從體系中分離出來	D．再充入3mol CO2和4mol H2

（3）如將CO₂與H₂以1：4的體積比混合，在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH₄。已知：

寫出CO₂（g）與H₂（g）反應(yīng)生成CH₄（g）與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式    。

Answer 1

（1）①放熱（1分） ②否（1分）催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)始態(tài)和終態(tài)的能量（2分）   （2）①0.5 （2分）
②升高溫度（1分）增大壓強(qiáng)（1分）③CD（2分）
（3）CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O (l) △H=-252.9kJ·mol^-1 (2分)

（1）根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的能量，所以是放熱反應(yīng)。催化劑能改變活化能，但不能改變反應(yīng)熱。
（2）①平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量是2mol，消耗氫氣是6mo。所以根據(jù)反應(yīng)式可知，消耗CO₂是2mol，生成甲醇和水的物質(zhì)的量都是2mol。所以平衡常數(shù)為。
②曲線1到達(dá)平衡的時(shí)間少，說明反應(yīng)速率快。但平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量多，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動。因?yàn)榉磻?yīng)是體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，所以改變的條件是升高溫度。曲線Ⅱ到達(dá)平衡的時(shí)間少，說明反應(yīng)速率快。但平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量少，說明平衡向正反應(yīng)方向移動。因?yàn)榉磻?yīng)是體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，所以改變的條件是增大壓強(qiáng)。
③升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率降低，B中體積不變，濃度不變，平衡不移動。C相當(dāng)于降低生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率增大。D相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率增大。答案選CD。
（3）考查蓋斯定律的應(yīng)用。根據(jù)反應(yīng)式可知，將第二個(gè)×2減去第一式即得到CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O (l)，所以反應(yīng)熱是－285.8kJ·mol^-1×4＋890.3kJ·mol^-1＝△H=-252.9kJ·mol^-1。