Question

由于溫室效應和資源短缺等問題，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生產燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，該反應的能量變化如圖所示：

 

(1)上述反應平衡常數K的表達式為________，溫度降低，平衡常數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的物質的量隨時間變化如下表所示。從反應開始到5 min末，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率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，能說明該反應已達平衡狀態(tài)的是________(填寫序號字母)。

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

b．容器內壓強保持不變

c．H2的消耗速率與CH3OH的消耗速率之比為3∶1

d．容器內的密度保持不變

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

a．及時分離出CH3OH氣體

b．適當升高溫度

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)該反應生成物比反應物能量低，是放熱反應；溫度降低，平衡正向移動，K值增大。(2)v(H2)＝3v(CO2)＝ ×3＝0.15 mol·L－1·min－1。(3)該反應是一個反應前后氣體物質的量不相等的反應，當容器內壓強不變時，說明正反應速率和逆反應速率相等，反應達到平衡。當氫氣的消耗速率與甲醇的消耗速率之比為3∶1時，說明氫氣的消耗速率和生成速率相等，反應達到平衡。無論反應是否達到平衡，容器內氣體的密度都不變。(4)及時分離出甲醇氣體會使平衡正向移動，但反應速率減��；升高溫度會使反應速率增大，但平衡逆向移動；選擇高效的催化劑會加快反應速率，但平衡不移動；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上增大壓強，化學反應速率增大，平衡正向移動。